Un gas antico risalente all'inizio dei tempi sta perdendo dal nucleo terrestre

L'antico elio primordiale che è stato forgiato sulla scia del Big Bang sta fuggendo dal nucleo della Terra, riferiscono gli scienziati in un nuovo studio.

Ma state tranquilli, non c'è motivo di allarmarsi, dicono gli esperti, la Terra non si sta sgonfiando, ma questa scoperta è la conferma di un dettaglio finora irrisolto sulla nascita del nostro pianeta: la Terra si è formata all'interno di una nebulosa solare, la stessa nuvola molecolare che ha dato origine al Sole.

Un'altra cosa che questo studio suggerisce è che altri gas primordiali potrebbero fuoriuscire dal nucleo terrestre nel mantello, il che a sua volta potrebbe fornire informazioni sulla composizione della nebulosa solare.

L'elio sulla Terra è disponibile in due isotopi stabili. Di gran lunga il più comune è l'elio-4, il cui nucleo contiene due protoni e due neutroni. L'elio-4 rappresenta circa il 99,99986% di tutto l'elio sul nostro pianeta.

L'altro isotopo stabile, che rappresenta circa lo 0,000137% dell'elio terrestre, è l'elio-3, con due protoni e un neutrone.

L'elio-4 è principalmente il prodotto del decadimento radioattivo dell'uranio e del torio, che si verifica proprio qui sulla Terra. Al contrario, l'elio-3 è principalmente primordiale, formato nei momenti successivi al Big Bang, ma può anche essere prodotto dal decadimento radioattivo del trizio.

Questo è il gas rilevato in fuga dal nucleo terrestre, l'isotopo Helium-3, che perde principalmente lungo il sistema di creste vulcaniche in mezzo all'oceano, il che ci dà una buona indicazione della velocità con cui fuoriesce dalla crosta.

Tale tasso è di circa 2.000 grammi all'anno: «abbastanza per riempire un palloncino delle dimensioni di una scrivania», spiega il geofisico Peter Olson dell'Università del New Mexico.

«È una meraviglia della natura, e un indizio della storia della Terra, che ci sia ancora una quantità significativa di questo isotopo all'interno della Terra», aggiunge.

Ciò che è meno chiaro è la fonte; quanta parte dell'elio-3 potrebbe emergere dal nucleo, rispetto a quanto c'è nel mantello.

Questo ci direbbe la fonte dell'isotopo. Quando la Terra si è formata, lo ha fatto raccogliendo materiale dalla polvere e dal gas che galleggiavano attorno al neonato Sole.

L'unico modo in cui quantità significative di elio-3 potrebbero essere all'interno del nucleo planetario è se si formasse in una nebulosa fiorente. Ciò significa, non in periferia, e non quando si è dissipato e ha volato.

Olson e il suo collega, il geochimico Zachary Sharp dell'Università del New Mexico, hanno studiato la modellazione dell'inventario terrestre dell'elio mentre si evolveva. In primo luogo, come si è formato, un processo durante il quale il protopianeta ha accumulato e incorporato l'elio; e poi dopo il Grande Impatto.

Questo, pensano gli astronomi, è successo quando un oggetto delle dimensioni di Marte ha colpito una Terra molto giovane, inviando detriti che volano nell'orbita terrestre, che alla fine si sono ricombinati per formare la Luna.

Durante questo evento, che avrebbe rifuso il mantello, gran parte dell'elio racchiuso nel mantello sarebbe andato perso. Il nucleo, tuttavia, è più resistente agli urti, suggerendo che potrebbe essere un serbatoio abbastanza efficace per trattenere l'elio-3.

In effetti, questo è ciò che hanno scoperto i ricercatori. Usando la velocità attuale con cui l'elio-3 sta scappando dall'interno, così come i modelli del comportamento degli isotopi dell'elio, Olson e Sharp hanno scoperto che ci sono probabilmente 10 teragrammi (10 miliardi di grammi) per petagramma (100 milioni di tonnellate) di elio-3 nel nucleo del nostro pianeta.

Ciò suggerisce che il pianeta deve essersi formato all'interno di una prospera nebulosa solare e che non si è «unito» al sistema solare dopo la sua formazione. Tuttavia, permangono diverse incertezze. La probabilità che tutte le condizioni per il sequestro dell'elio-3 siano soddisfatte nel nucleo terrestre è moderatamente bassa, il che significa che potrebbe esserci meno isotopo di quanto suggerito dal lavoro del team.

Tuttavia, è possibile che ci sia anche abbondante idrogeno primordiale nel nucleo del nostro pianeta, intrappolato nello stesso processo che potrebbe aver accumulato elio-3. La ricerca di prove di perdite di idrogeno potrebbe aiutare a convalidare i risultati, dicono i ricercatori.

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