Šī gāze ir hēlijs-3 – vieglākais un retākais no stabilajiem hēlija izotopiem uz Zemes, kura kodolā ir divi protoni un viens neitrons. Tā daudzums uz mūsu planētas ir niecīgs – 0,00014% no visa hēlija īpatsvara uz Zemes. Visizplatītākais hēlija izotops uz Zemes ir hēlijs-4 (turpmāk vienkārši hēlijs) ar diviem protoniem un diviem neitroniem kodolā. Visumā tas ir otrs biežāk sastopamais elements uzreiz aiz ūdeņraža, bet uz Zemes hēlijs veidojas, sabrūkot smagākiem elementiem. Atšķirībā no hēlija, hēlijs-3 uz Zemes no jauna gandrīz nemaz neveidojas un faktiski viss hēlijs-3 šeit ir relikts no laikiem, kad mūsu planēta vēl tikai veidojās. Tieši tāpēc tas zinātniekiem var atklāt šo to par laiku, kad Zeme vēl bija jauna.
Jau ļoti ilgi vadošais izskaidrojums par Saules sistēmas un arī planētu veidošanos ir tā dēvētā nebulārā hipotēze, saukta arī par Kanta-Laplasa hipotēzi. Šobrīd, protams, Imanuela Kanta un Pjēra Laplasa idejas ir modernizētas un uzlabotas, bet pamatprincips ir šāds – zvaigžņu sistēmas veidojas milzīgos aukstas gāzes un putekļu mākoņos jeb molekulārajos miglājos. Miglājos esošais materiāls laika gaitā gravitācijas ietekmē kolapsē uz centru, un materiāls arvien ātrāk sāk rotēt ap šo blīvāko reģionu centrā. Laika gaitā šo efektu iespaidā materiāls ir sastājies daudz maz plakanā diskā – akrēcijas diskā. Kad gana daudz materiāla saspiests gana blīvā lodē – protozvaigznē –, un vielas blīvums un attiecīgi karstums kodolā ir tik liels, ka sākas kodolsintēzes reakcijas, ir dzimusi jauna galvenās secības zvaigzne, kas nu pakāpeniski sadedzina savus ūdeņraža krājumus un palielina hēlija krājumus.
Kas notiek ar pāri palikušo materiālu akrēcijas diskā? Kad sākotnēji ļoti karstais akrēcijas disks ir nedaudz atdzisis, to mēdz arī dēvēt par protoplanetāro disku, jo nu var sākt runāt par to zvaigznes sistēmas attīstības posmu, kur pamazām rodas planētas. Nu ir iespējama nelielu daļiņu veidošanās – kopā sāk lipt mazi putekļu un ledus graudiņi. Tad ar laiku jau lielāki un lielāki. Galu galā tie jau ir kilometriem lieli objekti, kas tad ietriecas cits citā kā, gluži kā elektriskās automašīnītes atrakciju parkos, salīdzina viens no jaunā pētījuma autoriem – Ņūmeksikas Universitātes ģeoķīmiķis Zaharijs Šarps. Parasti šis process ilgst desmitiem miljonus gadu, līdz planētas pieņēmušas savu galīgo formu.
Šarpa un viņa kolēģa Pītera Olsona viedoklis ir cits – iespējams, Saules sistēmas iekšējās planētas veidojušās daudz īsākā laika posmā, varbūt pat tikai divu miljonu gadu laikā, un uz to varētu norādīt no Zemes dzīlēm lēnām ārā plūstošais hēlijs-3. "Pavisam precīzs Zemes veidošanās modelis aizvien ir izcils jautājums," uzskata Šarps.
Viņa un Olsona izstrādātais modelis paredz, ka planētas izveidojušās jau tajā brīdī, kad vēl eksistēja pats miglājs, no kurā esošā materiāla veidojās Saule, nevis veidojās miljoniem gadu laikā pēc tam. Nelieliem, burtiski mazu oļu izmēra objektiem no visām malām gravitācijas ietekmē tuvojoties Saulei, tos pa ceļam "savāca" ap Sauli riņķojošās protoplanētas jeb planētu aizmetņi, ļoti strauju pievienojot sev masu un attiecīgi arī pievilkšanas spēku. Tas savukārt ļāva pievilkt arī materiālu no aizvien visai karstā un blīvā molekulārā miglāja, kas Šarpa un Olsona ieteiktajā scenārijā vēl nebija izzudis šajā brīdī, kad veidojās planētas.
Zeme tobrīd bijusi karsta planēta, kuras virsmu burtiski klāja magmas okeāns. Šajos apstākļos no molekulārā mākoņa piesaistītās gāzes izšķīstu šajā karstajā masā, kur to būtu iespiedusi tobrīd ļoti blīvā atmosfēra. Tālāk šie elementi būtu visai vienmērīgi sajaukušies ar materiālu magmas masā un, planētai atdziestot, iespundēti Zemes iekšienē. Laika gaitā gāzes pamazām izdalās, gluži kā oglekļa dioksīds no atvērtas gāzēta dzēriena bundžiņas, dzirai "atšālējoties". Šarps uzskata, ka hēlijs-3 līdz Zemes virsmai ceļo no paša Zemes metāliskā kodola. Šīs hēlija-3 noplūdes konstatētas, piemēram, tektonisko plātņu saskares un lūzuma vietās, un arī vietās ar izteiktu ģeotermālo aktivitāti – Havaju salās, Islandē.
Ja hēlijs-3 tiešām līdz Zemes virsmai ceļo no paša kodola, tad Šarps uzskata – planēta tiešām drīzāk veidojusies daudz īsākā laika posmā, jo pakāpeniska Zemes veidošanās neizskaidrotu, kā hēlijs-3 tika "iespundēts" Zemes kodolā.
"Ja viņu modelis izrādīsies pareizs, tas liecinās, ka Zeme veidojās molekulāro gāzu – ūdeņraža un hēlija – klātbūtnē," apstiprina ar šo pētījumu nesaistītais planētu pētnieks Franciss Nimo. Viņš gan norāda, ka Šarpa un Olsona darbā ir ļoti daudz pieņēmumu, kuriem nākotnē jārod eksperimentāli pierādījumi, lai šī hipotēze būtu jau uz stingrākiem pamatiem būvēta. Gaidīsim un redzēsim. Kas gan ir vēl daži gadi vai daži desmiti gadu, kad runa ir par miljoniem?
Seko "Delfi" arī Instagram vai YouTube profilā – pievienojies, lai uzzinātu svarīgāko un interesantāko pirmais!
