محل اصلی تولد زمین کجاست؟

مجله علمی ایلیاد - نَشت ایزوتوپ خاصی از گاز هلیوم از هسته‌ی زمین که در زمان انفجار بزرگ شکل گرفته، بزرگ‌ترین شاهدی است که نشان می‌دهد سیاره‌ی ما در ابتدا چگونه به‌وجود آمده است. گاز هلیوم-۳ معمولاً درون سحابی‌های خورشیدی یافت می‌شود و وجود آن در مرکز سیاره‌ی زمین نشان می‌دهد که سیاره‌ی ما نیز در مرکز اَبر گرد و غباری که منظومه‌ی شمسی درون آن شکل گرفته، ساخته شده است.

هلیوم-۳ بر روی سطح زمین به میزان بسیار کمی یافت می‌شود، ولی دانشمندان تا کنون نمی‌دانستند چه مقدار از هلیوم-۳ موجود در سطح زمین ناشی از نَشت از جبه‌ی زمین است و چه مقدار از آن ناشی از نَشت از هسته‌ی فلزی زمین است.

در مطالعاتی که اخیراً انجام شده، دانشمندان دریافته‌اند که منبع اصلی هلیوم-۳ هسته‌ی زمین است. برخی از فرآیندهای طبیعی می‌توانند هلیوم-۳ تولید کنند که از بین آن‌ها می‌توان به واپاشی رادیواکتیو تریتیوم اشاره کرد. با این حال، منبع اصلی هلیوم-۳ همان سحابی‌های خورشیدی هستند. این سحابی‌ها ابرهایی از گاز و گرد و غبار هستند که منظومه‌ی شمسی نیز درون آن‌ها شکل گرفته است. از آنجا که هلیوم یکی از نخستین عناصر شکل گرفته در جهان بوده است، می‌توان منشاء هلیوم-۳ موجود در جهان را تا زمان انفجار بزرگ ردیابی کرد.

زمانی که یک سیاره شکل می‌گیرد، مواد را از محیط اطراف خود جذب می‌کند بنابراین ترکیبات موجود در یک سیاره نشان دهنده‌ی محیطی است که در آن شکل گرفته است. برای اینکه مقادیر زیادی هلیوم-۳ درون هسته‌ی زمین وجود داشته باشد، زمین باید درون یک سحابی خورشیدی شکل گرفته باشد و نمی‌تواند در فازهای نهایی اتمام سحابی شکل گرفته باشد.

بر اساس تخمین دانشمندان، سالانه حدود ۲ کیلوگرم نَشت هلیوم-۳ به سطح زمین وجود دارد. این مقدار می‌تواند نشان دهنده‌ی تاریخچه‌ی زمین باشد و در عین حال نشان می‌دهد که هنوز هم مقادیر زیادی از این ایزوتوپ در هسته‌ی زمین وجود دارد.

دانشمندان حدس می‌زنند که میزان هلیوم طی دو مرحله در تاریخچه‌ی زمین تغییر داشته است؛ مرحله‌ی اول زمانی است که زمین شکل گرفته است و مرحله‌ی دوم زمانی است که ماه شکل گرفته است. پس از شکل‌گیری ماه، هلیوم موجود بر روی زمین از بین رفته است. مدلسازی‌ها نشان داده است که حدود ۴ میلیارد سال پیش جسمی که یک‌سوم زمین جرم داشته، با آن برخورد داشته و باعث شده پوسته‌ی زمین مجدداً ذوب شده و در نهایت هلیوم موجود بر روی زمین از بین برود.

مدل‌سازی‌هایی که بر اساس نَشت هلیوم-۳ انجام شده، نشان می‌دهد که در هسته‌ی زمین بین ۱۰ تتراگرم تا یک پتاگرم هلیوم-۳ وجود دارد. این مقدار بسیار زیاد است و شکل‌گیری زمین در مرکز یک سحابی خورشیدی را تایید می‌کند.