Ученые из Института океанографии Скриппса при Калифорнийском университете в Сан-Диего использовали беспрецедентную технику для обнаружения роста уровня гелия в атмосфере, решив вопрос, который не давал покоя химикам атмосферы на протяжении десятилетий.
Содержание изотопа гелия-4 (4He) в атмосфере растет, поскольку 4He высвобождается при сжигании и добыче ископаемого топлива. Исследователи сообщают, что он растет с очень небольшой, но впервые четко измеряемой скоростью. Сам по себе изотоп 4He не усиливает парниковый эффект, который делает планету теплее, но его содержание может служить косвенным признаком использования ископаемого топлива.
Исследование опубликовано сегодня в журнале Nature Geoscience.
"Главной мотивацией было разрешение давнего спора в научном сообществе о концентрации гелия в атмосфере", - говорит ведущий автор исследования Бенни Бирнер, бывший аспирант, а ныне исследователь в Скриппсовском институте океанографии Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Изотоп 4He образуется в результате радиоактивного распада в земной коре и накапливается в тех же местах, что и ископаемое топливо, в частности, природный газ. В процессе добычи и сжигания ископаемого топлива происходит случайное высвобождение He, что создает еще одно средство для оценки масштабов промышленной деятельности.
Прорыв в исследовании заключается в технике, которую использовала команда океанографов Скриппса для измерения количества гелия в атмосфере. Бирнер и геологи из Скриппса Джефф Северингхаус, Билл Паплавски и Ральф Килинг создали точный метод сравнения изотопа He с уровнем распространенного атмосферного газа азота. Поскольку уровень азота в атмосфере постоянен, увеличение содержания He/N2 указывает на скорость накопления 4He в атмосфере.
Соавтор исследования и геохимик океанографического факультета Скриппса Ральф Килинг, руководитель знаменитого измерения содержания углекислого газа, известного как кривая Килинга, назвал исследование "шедевром фундаментальной геохимии". Хотя ученым относительно легко обнаружить гелий в пробах воздуха, присутствующий на уровне пяти частей на миллион воздуха, никто не проводил работу по его достаточно тщательному измерению, чтобы наблюдать увеличение содержания в атмосфере, сказал он.
Исследование также закладывает основу для лучшего понимания учеными ценного изотопа гелия-3 (3He), который используется в ядерном синтезе, криогенной технике и других областях. Предложения по получению дефицитного газа с Луны свидетельствуют о том, на что пойдут производители, чтобы добыть его.
Согласно предыдущим работам других исследователей, изотоп He существует в атмосфере в неизменном соотношении с 3He. Поэтому рост содержания изотопа 4He в атмосфере, измеренный в Скриппсе, предполагает, что изотоп He должен расти с такой же скоростью, как и 4He. Исследование группы Бирнера поднимает несколько вопросов о точности прежних предположений ученых о том, как образуется 3He и в каком количестве.
"Мы не знаем наверняка, но я задаюсь вопросом, не выходит ли из Земли больше 3He, чем мы думали ранее, который, возможно, можно будет собрать и использовать в качестве топлива для наших реакторов ядерного синтеза в будущем", - сказал Бирнер.
"Это исследование делает более рельефным спор вокруг редкого изотопа гелия 3He", - сказал Килинг. "Последствия далеко не ясны, но они требуют дополнительной работы".
По информации https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20220509184834
