Dünya’nın Çekirdeğinde Gizli Helyum Rezervleri Olabileceğini Keşfetti

Bilim İnsanları, Dünya’nın Çekirdeğinde Gizli Helyum Rezervleri Olabileceğini Keşfetti.

Araştırmacılar, helyumun aşırı basınç altında demirle bağ kurabileceğini keşfetti. Bu bulgu, Dünya’nın çekirdeğinde büyük miktarda helyum rezervi olabileceğine işaret ediyor. Keşif, gezegen oluşumuna dair mevcut modellere meydan okuyor ve Dünya’nın erken dönemde güneş nebulası gazlarını yakaladığına dair ipuçları sunuyor.

İnert (tepkimeye girmeyen) helyumun demirle bağ kurabildiğinin keşfi, Dünya’nın tarihine dair anlayışımızı yeniden şekillendirebilir.

Japonya ve Tayvan’dan araştırmacılar, uzun süredir kimyasal olarak inert kabul edilen helyumun, aşırı basınç altında demirle bağ kurabildiğini ilk kez göstererek çığır açan bir keşfe imza attı. Lazerle ısıtılan elmas örs hücresi kullanarak bu beklenmedik etkileşimi gözlemleyen ekip, Dünya’nın çekirdeğinde büyük miktarda helyum bulunabileceğini öne sürdü. Bu bulgu, gezegenin iç yapısı ve tarihine dair uzun süredir kabul gören teorilere meydan okuyor ve güneş sistemimizin kökenini oluşturan ilkel nebula hakkında yeni bilgiler sunabilir.

Volkanik patlamalar, esas olarak kayaçlar ve mineraller salar, ancak aynı zamanda ilkel helyum adı verilen nadir bir gazın izlerini de serbest bırakabilir. İki proton ve iki nötrondan oluşan ve radyoaktif bozunma sonucu sürekli üretilen daha yaygın izotop helyum-4’ün (⁴He) aksine, ilkel helyum—helyum-3 (³He)—yalnızca bir nötron içerir ve Dünya’da oluşmaz. Varlığı, gezegenin derin iç kısımları ve kozmik kökenleriyle olan bağlantısı hakkında değerli ipuçları sunar.

Elmas Örs ve Helyum

Elmas örs, Dünya’nın içindeki koşulları taklit eden şartlar altında demir ve helyumu bir araya getirerek yeni bir bileşik oluşturdu. Bu bileşikler, basınç azaltıldığında stabil kaldı. Daha fazla analiz, helyumun demirin kristal kafesine dahil olduğunu doğruladı.

Özellikle Hawaii’deki volkanik kayalarda bulunan zaman zaman yüksek ³He/⁴He oranları göz önüne alındığında, araştırmacılar uzun süredir mantonun derinliklerinde ³He içeren ilkel malzemeler olduğuna inanıyordu. Ancak, Tokyo Üniversitesi Yer ve Gezegen Bilimleri Bölümü’nden Profesör Kei Hirose’nin grubu üyeleri ve yüksek lisans öğrencisi Haruki Takezawa, bu görüşe tanıdık bir deneyin yeni bir yorumuyla meydan okudu: ezme işlemi.

Dünya’nın Aşırı Koşullarının Simülasyonu

Hirose, “Dünya’nın derinliklerinde gerçekleşen jeolojik ve kimyasal süreçleri uzun yıllardır inceliyorum. Söz konusu yoğun sıcaklıklar ve basınçlar göz önüne alındığında, bu ortamın bazı yönlerini keşfetmek için yapılan deneyler, bu aşırı koşulları taklit etmelidir. Bu nedenle, genellikle numunelere bu tür basınçları uygulamak için lazerle ısıtılan elmas örs hücresine başvuruyoruz,” dedi. “Bu durumda, demir ve helyumu yaklaşık 5-55 gigapaskal basınç ve 1.000 kelvin ile yaklaşık 3.000 kelvin sıcaklıkta bir araya getirdik. Bu basınçlar, kabaca 50.000-550.000 atmosfer basıncına karşılık geliyor ve kullanılan yüksek sıcaklıklar, yüksek ısı direnci nedeniyle genellikle araba motoru bujilerinde kullanılan iridyumu eritebilir.”

Mikroskop Altında Ezilmiş Demir

İkincil iyon kütle spektrometrisi adı verilen bir teknik kullanılarak yapılan bu yapay renklendirilmiş görüntü, yoğun ısı ve basınç sonrası demir numunesini gösteriyor. Görüntü yaklaşık 50 mikrometre genişliğinde ve 100 mikrometre uzunluğunda, kabaca bir insan saçının genişliği kadar.

Önceki çalışmalar, demir ve helyumun birleşiminden yalnızca milyonda yedi parça gibi küçük izler göstermişti. Ancak bu durumda, ezilmiş demir bileşiklerinin %3,3’e kadar helyum içerdiğini görmek onları şaşırttı. Bu, daha önce görülenden yaklaşık 5.000 kat daha yüksek bir oran. Hirose, bunun kısmen bu özel deney setine özgü bir şey olduğundan şüpheleniyor.

“Helyum, oda koşullarında çok kolay kaçma eğilimindedir; herkes şişirilmiş bir balonun büzülüp söndüğünü görmüştür. Bu nedenle, ölçümlerimizi yaparken bundan kaçınmanın bir yoluna ihtiyacımız vardı,” dedi. “Malzeme sentezlerini yüksek sıcaklıklarda gerçekleştirmemize rağmen, kimyasal algılama ölçümleri son derece soğuk veya kriyojenik sıcaklıklarda yapıldı. Bu yöntem, helyumun kaçmasını engelledi ve demirdeki helyumu tespit etmemizi sağladı.”

Bu bulgu, Dünya’nın kökenlerini anlamak açısından önemli sonuçlar doğuruyor. Çekirdekte helyumun varlığı, genç Dünya’nın muhtemelen erken güneş sistemini çevreleyen hidrojen ve helyumdan oluşan güneş nebulasından bir miktar gaz yakaladığını gösteriyor. Bu aynı zamanda Dünya’daki suyun bir kısmının bu antik gazdaki hidrojenden gelmiş olabileceği anlamına gelebilir, bu da gezegenin erken gelişimine dair yeni bir bakış açısı sunar.

Kaynak: 2025 Hirose ve ark. CC-BY-ND
Haber Veriyoruz