การค้นพบที่น่าประหลาดใจว่าหนึ่งในองค์ประกอบที่เบาที่สุดในจักรวาลสามารถผูกกับเหล็กภายใต้แรงดันสูงเพื่อสร้างเหล็กเฮลด์หมายความว่าเราอาจเข้าใจผิดเคมีที่ทำให้เกิดความลึกที่ลึกซึ้งที่สุดของโลกของเรา
นั่นเป็นเพราะมันหมายถึงฮีเลียมสามารถผสมกันในแกนกลางซึ่งเหล็กอยู่ในสถานะที่มีแรงดันสูงที่สุดในหรือบนโลก ในความเป็นจริงตามทีมที่นำโดยนักฟิสิกส์ Haruki Takezawa จากมหาวิทยาลัยโตเกียวหัวใจที่หนาแน่นของโลกของเราสามารถปิดกั้นอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ของฮีเลียมดึกดำบรรพ์
บนโลกฮีเลียมมาในไอโซโทปที่มีเสถียรภาพสองตัว ที่พบมากที่สุดคือฮีเลียม -4 โดยมีนิวเคลียสที่มีโปรตอนสองตัวและนิวตรอนสองตัว
ฮีเลียม -4 บัญชีประมาณ 99.99986 เปอร์เซ็นต์ขององค์ประกอบทั้งหมดบนโลกของเรา ไอโซโทปที่มีเสถียรภาพอื่น ๆ คิดเป็นสัดส่วนประมาณ 0.000137 เปอร์เซ็นต์ของฮีเลียมของโลกคือฮีเลียม -3 โดยมีโปรตอนสองตัวและนิวตรอนหนึ่งตัว
Helium-4 เป็นผลมาจากการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีของยูเรเนียมและทอเรียมเป็นหลักทำไว้ที่นี่บนโลก ในทางตรงกันข้าม Helium-3 ส่วนใหญ่เป็นยุคแรกเกิดขึ้นในช่วงเวลาหลังจากบิ๊กแบงแม้ว่าส่วนหนึ่งจะเป็นผลพลอยได้จากการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีของไฮโดรเจน -3 หรือไอโซโทป
ที่น่าสนใจเมื่อภูเขาไฟดังขึ้นพบว่าฮีเลียม -3 จำนวนเล็กน้อยถูกตรวจพบในแก๊สที่พุ่งออกมาจากใต้ดินลึกทำให้นักวิทยาศาสตร์นำไปสมมติว่าอาจมีฮีเลียมแรกที่ติดอยู่ในเสื้อคลุมของโลกถูกจับของก๊าซและฝุ่นที่โลกของเราก่อตัวขึ้น
งานของ Takezawa และเพื่อนร่วมงานของเขาแนะนำแหล่งทางเลือก
"ฉันใช้เวลาหลายปีในการศึกษากระบวนการทางธรณีวิทยาและเคมีที่เกิดขึ้นลึกเข้าไปในโลกเนื่องจากอุณหภูมิและแรงกดดันที่รุนแรงในการเล่นการทดลองเพื่อสำรวจแง่มุมของสภาพแวดล้อมนี้จะต้องทำซ้ำเงื่อนไขที่รุนแรงเหล่านั้นนักฟิสิกส์ Kei Hirose กล่าวของมหาวิทยาลัยโตเกียวซึ่งมีการทดลองในห้องปฏิบัติการ
"ในกรณีนี้เราบดขยี้เหล็กและฮีเลียมเข้าด้วยกันภายใต้ประมาณ 5-55 กิกะกัปัลของความดันและที่อุณหภูมิ 1,000 เคลวินถึงเกือบ 3,000 เคลวินแรงกดดันเหล่านั้นสอดคล้องกับความดันบรรยากาศประมาณ 50,000-550,000 เท่า
การศึกษาก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าฮีเลียมผูกกับเหล็กในนาทีติดตามปริมาณบางอย่างในช่วงของฮีเลียมเพียงไม่กี่ส่วนกับเหล็กส่วนหนึ่งล้านชิ้น
ในการทดลองของพวกเขา Takezawa และเพื่อนร่วมงานของเขารายงานอัตราส่วนฮีเลียมต่อเหล็กสูงถึง 3.3 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งสูงกว่าที่รายงานก่อนหน้านี้เกือบ 5,000 เท่าซึ่งเป็นผลให้นักวิจัยกล่าวถึงการออกแบบการทดลองของพวกเขา
"ฮีเลียมมีแนวโน้มที่จะหลบหนีในสภาพแวดล้อมได้อย่างง่ายดายทุกคนเห็นบอลลูนพองและจมลงดังนั้นเราต้องการวิธีหลีกเลี่ยงสิ่งนี้เมื่อทำการวัดของเรา"Hirose อธิบาย-
"แม้ว่าเราจะดำเนินการสังเคราะห์วัสดุภายใต้อุณหภูมิสูง แต่การวัดการตรวจจับทางเคมีนั้นทำด้วยความเย็นมากหรืออุณหภูมิอุณหภูมิแช่แข็งด้วยวิธีนี้ทำให้ฮีเลียมไม่สามารถหลบหนีได้และทำให้เราสามารถตรวจจับฮีเลียมด้วยเหล็กได้"
การค้นพบแสดงให้เห็นว่าแม้ว่าฮีเลียมจะเป็นเคมีเฉื่อยภายใต้เงื่อนไขโดยรอบ - นั่นคือมันไม่ได้ทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบอื่น ๆ - สามารถเหนี่ยวนำให้เกิดการโต้ตอบเมื่อเงื่อนไขถูกผลักไปในระดับที่รุนแรงมากขึ้น
ในทางกลับกันนี่อาจหมายความว่าฮีเลียมดึกดำบรรพ์ถูกดูดซึมเข้าสู่ร่างกายของโลกเมื่อดาวเคราะห์เกิดขึ้นผูกพันกับเหล็กและถูกแยกออกจากกันในแกนกลางในระหว่างการแยกดาวเคราะห์ มันอาจหมายความว่าฮีเลียมยุคแรกถูกจับในคอร์ของและ, ด้วย.
หากเป็นกรณีนี้อาจมีความหมายอื่น ๆ ฮีเลียมดึกดำบรรพ์ในแกนกลางของดาวเคราะห์อาจเป็นที่มาของไอโซโทปในก๊าซภูเขาไฟแทนที่จะเป็นอ่างเก็บน้ำที่ติดอยู่ในเสื้อคลุมล่าง
ฮีเลียมไม่ใช่องค์ประกอบเดียวที่มีไอโซโทปดึกดำบรรพ์เช่นกัน ไฮโดรเจนองค์ประกอบที่เบาที่สุดมีอยู่ในรูปแบบดึกดำบรรพ์เช่นกัน หากฮีเลียมดึกดำบรรพ์มีอยู่มากมายในระหว่างการก่อตัวของโลกไฮโดรเจนก็อาจมีส่วนทำให้เกิดน้ำในช่วงต้นของโลก
หวังว่างานในอนาคตจะตรวจสอบความเป็นไปได้เหล่านี้ต่อไป
การวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในจดหมายทบทวนทางกายภาพ-
