과학자들은 캐나다 배핀 섬(Baffin Island)의 화산암에서 헬륨-3라고 불리는 희귀한 헬륨을 놀라운 양으로 발견했는데, 이는 비활성 가스가 지구의 핵에서 누출되고 있으며 수천년 동안 누출되어 왔다는 이론을 뒷받침합니다.
연구팀은 암석에서도 헬륨-4를 검출했다.
헬륨-4는 지구상에서 흔한 반면, 헬륨-3은 우주의 다른 곳에서 더 쉽게 발견됩니다. 이것이 바로 과학자들이 배핀 섬의 암석에서 이전에 보고된 것보다 더 많은 양의 원소를 발견하고 놀란 이유입니다. 최근 Nature 저널에 발표된 발견을 설명하는 연구입니다.
가장 기본적인 수준에서 우주에는 4He(헬륨-4)에 비해 3He(헬륨-3)가 거의 없습니다.”라고 Woods Hole Oceanographic Institution의 지질학 및 지구물리학과 부과학자이자 수석 연구 저자인 Forrest Horton이 말했습니다. 이메일로.
이 사진은 남극 동부의 덴만 빙하 표면에 얼음에 그림자를 드리우는 잔물결을 보여줍니다. 빙하는 2003년부터 2008년까지보다 지금 더 빠른 속도로 녹고 있습니다.
과학자들은 화성 표면보다 잘 알려지지 않은 지구상의 한 지역에서 고대 풍경을 발견했습니다.
“3그는 지구에서 상당한 양이 생산되거나 추가되지 않았고 우주로 유실되었기 때문에 지구에서는 희귀합니다.”라고 Horton은 덧붙였습니다. “지구의 암석 부분이 난로 위의 뜨거운 물처럼 휘젓고 대류하면서 물질은 상승하고 냉각되어 가라앉습니다.
냉각 단계에서 헬륨은 대기와 우주로 손실됩니다.”
지구의 핵에서 누출되는 요소를 감지하면 과학자들은 시간이 지남에 따라 지구가 어떻게 형성되고 진화했는지에 대한 통찰력을 얻을 수 있으며, 새로운 발견은 지구가 어떻게 형성되었는지에 대한 기존 가설을 뒷받침하는 증거를 제공합니다.
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‘과학적 보물’의 보고
누나부트 준주에 위치한 배핀 섬은 캐나다에서 가장 큰 섬입니다. 세계에서 5번째로 큰 섬이기도 합니다.
헬륨-3 대 헬륨-4의 높은 비율은 에든버러 대학교 과학자 핀레이 스튜어트(Finlay Stuart)의 감독 하에 박사 과정의 일환으로 솔베이 라스-에반스(Solveigh Lass-Evans)가 배핀 섬 화산암에서 처음으로 발견했습니다. 그들의 연구 결과는 2003년 네이처(Nature)에 게재되었습니다.
행성의 구성은 그것을 형성한 원소를 반영하며, 이전 연구에서는 지구의 핵에서 누출되는 미량의 헬륨-3가 우리 행성이 태양 성운(태양 성운)에서 유래했다는 대중적인 이론을 뒷받침한다는 사실을 발견했습니다. 원소가 포함된 근처 초신성의 충격파로 인해 붕괴되었을 가능성이 높습니다.
Horton과 그의 동료들은 2018년 Baffin Island에 대한 연구를 수행하면서 한 단계 더 나아갔습니다. 수백만 년 전 그린란드와 북아메리카가 갈라지면서 새로운 해저가 만들어졌을 때 분출된 용암을 연구했습니다. 그들은 지구 표면 아래에 위치한 지구 내부의 대부분 단단한 층인 지구 핵과 맨틀 내에 잠겨 있는 내용물에 대한 통찰력을 담고 있을 수 있는 암석을 조사하고 싶었습니다.
연구자들은 용암류가 우뚝 솟은 절벽을 형성하고, 거대한 빙산이 떠다니고, 북극곰이 해안선을 따라 활보하는 외딴 섬의 비현실적인 풍경에 도달하기 위해 헬리콥터를 타고 여행했습니다. 키키크타니 이누이트 협회(Qikiqtani Inuit Association)와 누나부트 연구소(Nunavut Research Institute)를 포함한 지역 조직은 연구원들에게 곰에 대한 접근, 조언 및 보호를 제공했다고 Horton은 말했습니다.
“배핀 섬의 이 지역은 지역 공동체를 위한 성지이자 깊은 지구를 들여다볼 수 있는 과학적 창구로서 특별한 중요성을 갖고 있습니다.”라고 그는 말했습니다.
Horton과 그의 팀이 조사한 북극 암석은 이전 연구에서 보고된 것보다 놀랍게도 헬륨-3과 헬륨-4의 측정치가 더 높았으며 측정치는 수집한 샘플에 따라 다양했습니다.
“대부분의 용암은 밝은 녹색 감람석(페리도트 보석이라고도 함)으로 가득 차 있기 때문에 돌망치로 신선한 조각을 부수는 것은 어린 시절 정동석을 부수는 것만큼이나 스릴이 넘쳤습니다. 각각의 바위는 발견해야 할 보물이었습니다.” 호튼이 말했다. “그리고 그것은 정말 과학적인 보물로 밝혀졌습니다!”
헬륨-4 원자 백만 개당 헬륨-3 원자는 약 1개만 존재한다고 Horton은 말했습니다. 연구팀은 감람석 결정 1g당 약 천만 개의 헬륨-3 원자를 측정했습니다.
“우리의 높은 3He/4He 측정은 아마도 태양계가 형성되는 동안 태양 성운에서 유전된 것으로 추정되는 가스가 이전에 생각했던 것보다 지구에 더 잘 보존되어 있음을 의미합니다.”라고 그는 말했습니다.
