पृथ्वी के इंटीरियर में असंभव "हीलियम खनिज?"

निचले मेंटल में, कुलीन गैस हीलियम एक स्थिर संबंध बना सकता है

निचले मेंटल में गहरी, बॉन्ड-लेस नेक गैस हीलियम एक खनिज में फंस सकती है। © गेरहार्डस स्वानपोएल / थिंकस्टॉक
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हिडन हीलियम ट्रैप: निचले मेंटल में एक हीथ्रो गैर-मान्यता प्राप्त हीलियम भंडार हो सकता है - हीलियम युक्त खनिज के रूप में। यह आयरन ऑक्साइड और हीलियम यौगिक, जिसे पहले "असंभव" माना जाता था, अब पृथ्वी के इंटीरियर की चरम स्थितियों के तहत स्थिर हो सकता है, जैसा कि कंप्यूटर मॉडल अब सुझाते हैं। इस खनिज के अस्तित्व की व्याख्या करेगा कि क्यों कुछ ज्वालामुखी अभी भी पृथ्वी के शुरुआती समय से हीलियम का प्रकोप कर रहे हैं - यह पृथ्वी के आंतरिक भाग में फंस गया था।

हालांकि हीलियम ब्रह्मांड में दूसरा सबसे प्रचुर तत्व है, हमारी कीमती गैस पृथ्वी पर कम आपूर्ति में है। इसके कम घनत्व के कारण, गैस अंतरिक्ष में अनावश्यक रूप से बच जाती है, अगर यह चट्टान के कंटेनरों या गुहाओं में नहीं फंसती है। मामले को बदतर बनाने के लिए, हीलियम के परमाणु प्रतिक्रिया करने के लिए बेहद धीमी गति से होते हैं - स्वेच्छा से, महान गैस रासायनिक बंधन नहीं है। हीलियम केवल उच्च दबाव और उच्च तापमान के तहत बांड से बांध सकता है।

प्राचीन हीलियम कहाँ से आता है?

अजीब बात है, हालांकि: इसकी अत्यधिक अस्थिरता के बावजूद, हमारे ग्रह के शुरुआती दिनों से हीलियम अभी भी पृथ्वी के आंतरिक भाग में पाया जाता है: ज्वालामुखी के लावा से निकलकर, उदाहरण के लिए हवाई में, यह साबित करता है कि प्लूटोनिक चट्टान में इस महान गैस के निशान होते हैं। इसलिए शोधकर्ताओं को संदेह है कि कहीं गहरे मेंलियम में हीलियम का भंडार है जो अपनी जड़ता के बावजूद, एक खनिज में मजबूती से बंधा हुआ है।

हॉटस्पॉट ज्वालामुखी, हवाई में किलाउआ की तरह, प्राइमर्डियल हीलियम का घर है। © इतावोरोव / सीसी-बाय-सा 4.0

लेकिन यह हीलियम जलाशय कहां और किस रूप में उत्तम गैस के रूप में है। आज तक, चीनी जिलिन विश्वविद्यालय के जुरोंग झांग और उनके सहयोगियों की रिपोर्ट के अनुसार, कोई भी प्राकृतिक रूप से हीलियम युक्त खनिज नहीं मिला है।

इसलिए शोधकर्ताओं ने हीलियम भंडार के लिए अपनी खोज के लिए एक अलग दृष्टिकोण लिया: एक विशेष कंप्यूटर प्रोग्राम का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने लोहे या मैग्नीशियम खनिजों की तलाश की जो पृथ्वी के इंटीरियर की चरम स्थितियों के तहत हीलियम ले सकते हैं। उनके एल्गोरिथ्म ने विशेष रूप से उन यौगिकों की मांग की जो हीलियम ium के साथ प्रतिक्रिया के माध्यम से एक ऊर्जावान रूप से अधिक अनुकूल स्थिति में बदलते हैं, तभी ऐसा बंधन भी स्थिर होगा। प्रदर्शन

हीलियम जाल के रूप में लौह खनिज?

परिणाम: मैग्नीशियम युक्त खनिजों को कार्यक्रम नहीं मिला, लेकिन लोहे के यौगिकों ने किया। गणना से पता चला है कि लौह डाइऑक्साइड (FeO 2 ) स्थिर हीलियम युक्त खनिज FeO 2 का निर्माण कर सकता है। वह 2, 720 और 4, 720 डिग्री के बीच तापमान पर है और 135 से 300 गीगाफैसल्स का भारी दबाव है।

क्या यह खनिज पृथ्वी के आंतरिक भाग में लंबे समय से वांछित हीलियम भंडार हो सकता है? शोधकर्ताओं के अनुसार, यह काफी संभव होगा। जिन स्थितियों के तहत FeO 2 वह स्थिर है, वे मोटे तौर पर लोअर मेंटल की सीमा पर पृथ्वी के कोर की सीमा के अनुरूप हैं, जैसा कि झांग और उनकी टीम की रिपोर्ट है। "खनिज FeO 2 वह इस प्रकार पहले और अब तक केवल हीलियम यौगिक होगा जो वास्तविक भूभौतिकीय परिस्थितियों में मौजूद हो सकता है, " शोधकर्ताओं का कहना है।

एक हीलियम लिफ्ट के रूप में मेंटलप्लूम

वाष्पशील नोबल गैस इसलिए इस खनिज के रूप में अरबों वर्षों तक चली। क्या इस खनिज हीलियम का भंडार गहरे मेंटल में मौजूद है, इस वजह से यह स्पष्ट हो सकता है कि कुलीन गैस केवल हॉटस्पॉट ज्वालामुखियों में ही निकलती है: हीलियम खनिज सामान्य परिस्थितियों में गहरे में स्थित होने के लिए पर्याप्त है बने हुए हैं। केवल ज्वालामुखीय हॉटस्पॉट्स पर, जहां एक मेंटल प्लम निचली मेंटल से बड़ी मात्रा में रॉक ट्रांसपोर्ट करता है, जो हीलियम मिनरल को बढ़ाता है। क्योंकि दबाव और तापमान कम हो जाता है, क्रिस्टल संरचना टूट जाती है और हीलियम गैस निकल जाती है।

इसके भूकंपीय गुण पृथ्वी के आंतरिक भाग में गहरी हीलियम युक्त खनिज के अस्तित्व के लिए भी बात कर सकते हैं। अपने कंप्यूटर सिमुलेशन में, शोधकर्ताओं ने निर्धारित किया कि FeO 2 वह भूकंप की तरंगों को उसी सीमा तक कम कर देता है, जैसा कि निचले हिस्से के लिए करता है। मेंटल देखा गया।

"रोमांचक परिणाम"

"यह एक रोमांचक परिणाम है - जब तक कि प्रयोगशाला अध्ययनों में इसकी पुष्टि की जा सकती है, " कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के सांता बारबरा के भूभौतिकीविद् मैट जैक्सन, जो अध्ययन में शामिल नहीं थे। चूंकि लौह डाइऑक्साइड और लौह ऑक्साइड और हाइड्रोजन का एक यौगिक पहले से ही उच्च दबाव और उच्च तापमान के तहत प्रयोगशाला परीक्षणों में उत्पादित किया जा चुका है, फेओ 2 की विनिर्माण क्षमता और स्थिरता वह जल्द ही जांची जा सकती है, कहते हैं नेवादा विश्वविद्यालय से सह-लेखक चांगफेंग चेन। (शारीरिक समीक्षा पत्र 2019; दोई: 10.1103 / PhysRevLett.121.255703)

स्रोत: अमेरिकन फिजिकल सोसायटी (एपीएस)

- नादजा पोडब्रगर