Yellowstone Nationalparks gejsere, varme kilder, fumaroler og andre hydrotermiske egenskaber spreder en samling gasser fra dybt inde i Jorden - damp, kuldioxid, metan, neon, argon og helium. Der er ikke nok af den sidste, helium, til at parken kan begynde at sælge balloner eller for at besøgende lyder som chipmunks, men der er masser for forskere at studere.
Relateret indhold
- Yellowstone bjørne spiser faktisk møl til mad
- Gigantisk plum under Yellowstone nu endnu mere gigantisk
Helium kan boble ud af vulkanske klipper, der driver hydrotermisk aktivitet, men det er ikke her, at det meste af Yellowstones helium kommer fra, ser det ud til. Parkens gas stammer dybt i klipper, hvor den er blevet opbevaret i hundreder af millioner af år, rapporterer forskere fra US Geological Survey i dag i Nature .
Helium er det næststørste element i universet - det er dannet af kernefusion af brintatomer, en proces, der styrker stjerner - men det er temmelig sjældent her på Jorden. Heldig til fødselsdagsgængere og klovner (og moderne medicin) kan helium udvindes fra reserver af naturgas under jorden.
Helium på Jorden findes i to hovedformer: Næsten alle forekommer som helium-4 (kaldet således fordi det har to protoner og to neutroner), som kan produceres under radioaktivt henfald af tunge elementer som uran. En lille fraktion (ca. en ud af en million) forekommer som helium-3 (to protoner og en neutron), hvoraf det meste har været til stede på Jorden siden planetens dannelse og er en overflade af materiale, der oprindeligt dannede planeten.
Forholdet mellem helium-3 og helium-4 varierer imidlertid lidt, og forskere kan faktisk bruge dette forhold til at bestemme den omtrentlige kilde til ethvert helium, de finder. Uran og andre tunge elementer er mere uforenelige med mineraler, der findes i jordens mantel, så disse elementer filtrerer op til skorpen, hvor deres forfald producerer helium-4. Mantelmaterialer, der indeholder mindre af disse tunge radioaktive elementer, producerer ikke så meget helium-4, så det helium, der er til stede der, er mest i form af helium-3.
Det hydrotermiske system i Yellowstone National Park har en relativt høj mængde helium-3, og forskere betragter dette som et bevis på, at Yellowstone hotspot stammer dybt inde i mantlen og har en relativt lige sti op.
Gas, der bobler op gennem en varm kilde i Yellowstone National Park, opsamles gennem en tragt. Kredit: J. Lowenstern, US Geological Survey Men det ser ud til, at helium-4 har en mere kompliceret rejse til overfladen. Forskere fra USGS har indsamlet gasprøver fra tværs af Yellowstone i et årti og udført kemiske og isotopanalyser af helium, kuldioxid og andre gasser i disse prøver. Mængden af helium-4, der udsendes i Yellowstone, fandt de, overstiger med flere størrelsesordener den gennemsnitlige mængde, de ville forvente at finde andre steder.
Det meste af Yellowstones helium-4 er mindst hundreder af millioner - måske endda milliarder - år gamle, beregnet forskerne. I betragtning af den mængde gas, der er til stede, konkluderer forskere, at den sandsynligvis kommer fra klipper inden for en meget gammel skorpe, der vides at være begravet i nærheden. Denne super gamle lomme med skorpe, fra den arkæiske eon, blev dannet for mere end 2, 5 milliarder år siden og indeholder uran og andre radioaktive materialer, der er konstant henfaldende. Dette ville have gjort det muligt for høje koncentrationer af helium-4 at bygge sig op under jorden. Derefter for omkring to millioner år siden penetrerede Yellowstone hotspot disse gamle klipper, nogle af de ældste på planeten, og begyndte at frigive helium-4, der var gemt der sammen med helium-3, der blev bragt op fra mantelen.
Denne opdagelse kvalificeres sandsynligvis som ”slags interessant” for enhver Yellowstone-fans, men for forskere kan der være mere vigtige konsekvenser. Helium og andre ædelgasser bruges til at estimere grundvandsopholdstider - for eksempel antager forskere, at jo mere helium-4 der er i vandet, jo længere har vandet siddet i klipperne der omgiver det.
Men undersøgelsen af helium ved Yellowstone viser, at nogle af disse antagelser - specifikt helium-4 produceret ved det konstante forfald af elementer, der kun findes inden for klipperne og sedimenterne i den lokale akvifer - ikke stemmer helt. Helium kan pludselig komme ind i et system fra uventede steder - f.eks. En lomme med gammel sten eller en magma-kilde - så datoer i tidligere beregninger, især dem fra akviferer i vulkanske regioner eller nær jordskælvefejl, kan være langt væk på grund af den ekstra helium.
Forskere er dog vant til at håndtere nye data, der ændrer mangeårige teorier; det er trods alt naturens natur. Beboere i Yellowstone-området ønsker imidlertid sandsynligvis, at forskere bare ville skynde sig og finde ud af, om den supervolkan, der simmer under dem og sidst udbrudte for 640.000 år siden, kommer til at blæse igen når som helst snart.
