Elio: un suo isotopo è fondamentale per capire l’origine del nostro pianeta

Un raro isotopo dell’elio che bolle lungo le dorsali oceaniche sta diventando fondamentale per capire al meglio le origini del nostro Pianeta. Ogni anno, circa 2 kg di gas raro elio-3 fuoriesce dall’interno della Terra, principalmente lungo il sistema della dorsale oceanica. L’elio-3 è primordiale, creato poco dopo il Big Bang e acquisito dalla nebulosa solare durante la formazione della Terra. Le prove geochimiche indicano che la Terra ha profondi serbatoi di elio-3, ma la loro posizione e abbondanza rimangono incerte.

Oggi molto poco di questo raro isotopo viene prodotto sulla superficie terrestre, dove sarebbe stato incorporato nei pianeti mentre crescevano dalla polvere e dai detriti che ruotavano attorno al sole primordiale. Un nuovo studio dell’Università del New Mexico ha utilizzato il moderno tasso di perdita di questo gas raro per stimare quanto di questo potrebbe essere ancora presente nel nucleo della Terra ancora oggi.

Origini della Terra, un raro isotopo dell’elio potrebbe spiegarcele

Il flusso superficiale di elio-3 è utile per calibrare il flusso di altri volatili dal mantello e fornisce anche vincoli sull’origine e sull’abbondanza dei gas nobili, nonché sulla storia del degassamento dell’interno della Terra. La sua distribuzione globale, insieme alle sue connessioni all’attività magmatica e idrotermale legata alla tettonica delle placche, implica che gran parte del flusso di questo gas raro osservato derivi dal trasporto verso l’alto dell’elio da parte della circolazione generale convettiva del mantello. Ciò che non è chiaro è dove all’interno della Terra abbia avuto origine l’elio-3 che fornisce quel flusso e dove risiede ora.

Il nucleo del nostro pianeta offre un possibile serbatoio per 3 He perché è meno vulnerabile a grandi impatti rispetto ad altre parti del sistema terrestre, non partecipa direttamente al ciclo delle placche ed è rimasto per lo più liquido nel corso della storia della Terra. La teoria e i modelli di formazione dei pianeti terrestri indicano che se la proto-Terra fosse cresciuta fino a 0,3 o più della sua massa finale all’interno della nebulosa solare, avrebbe attratto un’atmosfera densa di idrogeno ed elio, in grado di supportare un’atmosfera temperatura dell’oceano di magma di silicato sopra il protonucleo fuso. Gli esperimenti indicano che solo una piccola frazione dell’elio disciolto nel liquido di silicato si divide nei liquidi ricchi di ferro mentre affondano attraverso l’oceano di magma, ma questo è sufficiente per fornire abbondanti 3 He al proto-nucleo.

La quantità di elio perso dall’interno durante questo periodo è difficile da stimare perché dipende sensibilmente da come si è solidificato l’oceano di magma. Quando il magma silicato inizia a cristallizzare, i volatili vengono esclusi dalla fase solida e si arricchiscono fortemente nel liquido residuo. I risultati dello studio indicano che il nucleo contiene ancora un vasto serbatoio di elio-3 fino a un petagramma, ossia 10-15 grammi. Il modo più probabile per il nostro pianeta di acquisire quantità così elevate di gas al suo interno è che la Terra si sia formata in profondità all’interno di una nebulosa solare attiva, non ai suoi margini o in una nebulosa calante. Trovare altri gas creati dalla nebulosa, come l’idrogeno, che fuoriescono a velocità simili e da luoghi simili aiuterà a rafforzare le prove.

Foto di WikiImages da Pixabay