Un equipo de investigadores de Japón y Taiwán ha realizado un hallazgo significativo en el campo de la geología y la química, al demostrar por primera vez que el helio, un elemento químicamente inerte, puede unirse al hierro bajo condiciones de alta presión. Este descubrimiento, publicado en la revista Physical Review Letters, sugiere que podría haber grandes cantidades de helio en el núcleo de la Tierra, lo que desafía ideas establecidas sobre la estructura interna y la historia del planeta.
Durante las erupciones volcánicas, se han detectado trazas de lo que se denomina helio primordial, un tipo de helio diferente del helio normal (4He) que se produce continuamente por descomposición radiactiva. El helio primordial (3He), en cambio, no se forma en la Tierra y es conocido por tener dos protones y un neutrón. Investigaciones anteriores habían sugerido que existen materiales primordiales que contienen 3He en las profundidades del manto terrestre, basándose en las altas proporciones de 3He/4He encontradas en rocas volcánicas, especialmente en Hawái.
Un experimento revolucionario
El estudiante de posgrado Haruki Takezawa y su grupo, liderado por el profesor Kei Hirose de la Universidad de Tokio, realizaron un experimento innovador al someter el hierro y el helio a presiones extremas, que oscilaban entre 5 y 55 gigapascales, y temperaturas que alcanzaban los 3,000 Kelvin. Estas condiciones son comparables a 50,000–550,000 veces la presión atmosférica y son suficientes para fundir materiales como el iridio, utilizado en las bujías de los motores de los automóviles por su alta resistencia térmica.
A diferencia de estudios previos que sólo habían encontrado pequeñas trazas de helio en compuestos de hierro, con concentraciones de alrededor de siete partes por millón, el equipo de Hirose se sorprendió al descubrir que sus compuestos de hierro podían contener hasta un 3.3% de helio. Este hallazgo es aproximadamente 5,000 veces más alto que lo reportado anteriormente.
Hirose explica que el helio tiende a escapar fácilmente en condiciones ambientales normales, como se puede observar en un globo inflable que se desinfla. Para evitar esta pérdida durante las mediciones, los investigadores realizaron las síntesis de materiales a altas temperaturas pero realizaron las mediciones químicas a temperaturas extremadamente frías, o criogénicas, lo que permitió detectar el helio en el hierro sin que este se escapara.
La presencia de helio en el núcleo terrestre tiene importantes implicaciones para comprender los orígenes de la Tierra. Sugiere que nuestro planeta joven pudo haber capturado gases de la nebulosa solar de hidrógeno y helio que rodeaba el sistema solar temprano. Además, este hallazgo podría indicar que parte del agua de la Tierra se originó a partir del hidrógeno de este antiguo gas, proporcionando así una nueva perspectiva sobre el desarrollo temprano del planeta.
