Теория, объясняющая, почему гелий-3 просачивается из ядра Земли

Геонауки из Принстонского университета и Гуанчжоуского института геохимии разработали теорию, объясняющую, как гелий-3 может просачиваться из земного ядра в мантию. В исследовании, опубликованном в журнале Nature Geoscience, Цзе Дэн и Чжисюй Ду с помощью расчётов из первых принципов показали, что гелий-3 способен проникать в оксид магния на границе ядро–мантия, что открывает ему путь вверх.

Гелий-3 — редкий изотоп гелия с одним нейтроном в ядре — крайне мало представлен на поверхности Земли, но его следы обнаружены в вулканических породах на океаническом дне. Это указывает на процесс утечки гелия-3 из ядра. Учёные заинтересованы в этом изотопе, так как он является перспективным топливом для термоядерных реакторов. Считается, что большое количество гелия-3 было захвачено ядром планеты во время её формирования около 4,5 млрд лет назад.

Исследователи математически смоделировали процесс, показывающий, что гелий-3 мог извлекаться из ядра благодаря взаимодействию с оксидом магния. При контакте с этим минералом происходит экс-солюция гелия — его физическое перемещение в кристаллическую решётку. Этот механизм, начавшийся вскоре после образования планеты, мог медленно транспортировать гелий-3 в мантию, откуда он впоследствии поднимался к поверхности через вулканическую деятельность.