Gejzíry, horké prameny, fumaroly a další hydrotermální prvky Yellowstonského národního parku vyvinuly sbírku plynů z hlubin Země - pára, oxid uhličitý, metan, neon, argon a helium. Není dost toho posledního, helia, na to, aby park začal prodávat balóny nebo aby návštěvníci zněli jako chipmunkové, ale je tu spousta vědců ke studiu.
Související obsah
- Yellowstone Bears vlastně jedí můry do jídla
- Gigantický oblak pod Yellowstone nyní ještě více gigantický
Hélium může bubliny ze sopečných hornin, které řídí hydrotermální aktivitu, ale to není místo, odkud pochází většina Yellowstonova helia. Plyn v parku pochází hluboko ve skalách, kde byl uložen po stovky milionů let, vědci z US Geological Survey dnes referují v Nature .
Hélium je druhým nejhojnějším prvkem ve vesmíru - je tvořeno jadernou fúzí atomů vodíku, procesem, který pohání hvězdy - ale na Zemi je to docela vzácné. Naštěstí pro návštěvníky narozenin a klaunů (a moderní medicínu) může být helium získáváno ze zásob zemního plynu v podzemí.
Hélium na Zemi lze nalézt ve dvou hlavních formách: Téměř všechny se vyskytují jako helium-4 (pojmenované proto, že má dva protony a dva neutrony), které mohou vznikat během radioaktivního rozkladu těžkých prvků, jako je uran. Malý zlomek (asi jeden z milionu) se vyskytuje jako hélium-3 (dva protony a jeden neutron), z nichž většina je na Zemi přítomna od vzniku planety a je pozůstatkem materiálu, který původně planetu formoval.
Poměr helia-3 k heliu-4 se však mírně liší a vědci mohou tento poměr skutečně použít k určení přibližného zdroje jakéhokoli helia, které najdou. Uran a další těžké prvky jsou více nekompatibilní s minerály, které se nacházejí v zemském plášti, takže se tyto prvky filtrují až do kůry, kde jejich rozpad produkuje helium-4. Materiály pláště, které obsahují méně těchto těžkých radioaktivních prvků, nevytvářejí tolik helia-4, takže přítomné helium je většinou ve formě helia-3.
Hydrotermální systém v Yellowstonském národním parku má relativně velké množství helia-3, a vědci to považují za důkaz, že Yellowstonský hotspot pochází hluboko v plášti a má relativně přímou cestu nahoru.
Plyn, který prochází horkým pramenem v Yellowstonském národním parku, se shromažďuje přes nálevku. Kredit: J. Lowenstern, americký geologický průzkum Zdá se však, že helium-4 má složitější cestu na povrch. Vědci z USGS shromažďovali vzorky plynu z Yellowstone po celé desetiletí a prováděli chemické a izotopové analýzy helia, oxidu uhličitého a dalších plynů v těchto vzorcích. Množství helia-4, které je emitováno v Yellowstonu, zjistilo, že překračuje o několik řádů průměrnou částku, kterou očekávají, že najdou jinde.
Vědci počítali, že většina Yellowstonova helia-4 má nejméně stovky milionů - možná i miliardy - let. Vzhledem k množství přítomného plynu vědci docházejí k závěru, že pravděpodobně pochází ze skal ve velmi staré kůře, o které je známo, že je pohřbena poblíž. Tato super stará kapsa kůrky z archaského období byla vytvořena před více než 2, 5 miliardami let a obsahuje uran a další radioaktivní materiály, které se neustále rozkládají. To by umožnilo hromadit vysoké koncentrace helia-4 v podzemí. Asi před dvěma miliony let pronikl hotspot Yellowstone do těchto starobylých skal, z nichž některé z nejstarších na planetě, a začal uvolňovat zde uložené helium-4 spolu s heliem-3 vyvedeným z pláště.
Tento objev se pravděpodobně kvalifikuje jako „druh zajímavého“ pro všechny fanoušky Yellowstone, ale pro vědce to může mít důležitější důsledky. Hélium a další vzácné plyny se používají k odhadu doby setrvání v podzemní vodě - například vědci předpokládají, že čím více je helium-4 přítomné ve vodě, tím déle tato voda sedí ve skalách, které ji obklopují.
Studie hélia na Yellowstonu však ukazuje, že některé z těchto předpokladů - konkrétně helium-4, které vznikají při neustálém rozkladu prvků nalezených pouze ve skalách a sedimentech místního zvodnělé vrstvy - nejsou zcela správné. Helium se může náhle dostat do systému z nečekaných míst - například z kapsy starověké skály nebo z magmatického zdroje - takže data v minulých výpočtech, zejména data z kolektorů v sopečných oblastech nebo v blízkosti zemětřesení, mohou být z důvodu to extra hélium.
Vědci jsou však zvyklí řešit nová data, která mění dlouho držené teorie; to je konec konců povaha vědy. Obyvatelé oblasti Yellowstone si však pravděpodobně přejí, aby si vědci jen pospíšili a přijdou na to, zda supervolcano, které je pod nimi a naposledy vypuklo před 640 000 lety, se brzy znovu rozbije.
