Επιστήμονες του Ινστιτούτου Ωκεανογραφίας Scripps του Πανεπιστημίου του Σαν Ντιέγκο, με τη βοήθεια μιας καινοτόμου τεχνικής, ανακάλυψαν ότι τα επίπεδα ενός σπάνιου πόρου αυξάνονται. Συγκεκριμένα, η ομάδα ανακάλυψε ότι υπάρχει πολύ μεγαλύτερη ποσότητα ηλίου-3 (3He) στη Γη από ό,τι πίστευαν μέχρι σήμερα. Ωστόσο, η πηγή αυτού του αποθέματος παραμένει μυστηριώδης, σύμφωνα με τη νέα μελέτη των επιστημόνων. Πρόκειται για μια σημαντική ανακάλυψη καθώς το ήλιο-3 θα μπορούσε να χρησιμεύσει για την παραγωγή καθαρής ενέργειας. Το στοιχείο αυτό είναι δυσεύρετο, καθώς βρίσκεται σε μεγάλο βαθμό στο διάστημα και ιδίως στη Σελήνη.
Το ήλιο-3 είναι ένα ισότοπο του ηλίου, που σημαίνει ότι περιέχει τον ίδιο αριθμό πρωτονίων αλλά διαφορετικό αριθμό νετρονίων. Αυτό το ισότοπο θεωρείται μια δυνητικά ισχυρή πηγή ενέργειας για μελλοντικούς αντιδραστήρες πυρηνικής σύντηξης, καθιστώντας το περιζήτητο πόρο. Ωστόσο, ενώ μικρές ποσότητες της ουσίας παράγονται από γεωλογικές διεργασίες και από το νέφος των δοκιμών πυρηνικών όπλων, πιστεύεται ότι υπάρχει πολύ λίγο ήλιο-3 διαθέσιμο στη Γη.
Τώρα, οι επιστήμονες με επικεφαλής τον Μπέντζαμιν Μπίρνερ, ερευνητή στο Τμήμα Γεωεπιστημών στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, ανακάλυψαν πλεόνασμα ηλίου-3 στην ατμόσφαιρα, η ύπαρξη του οποίου δεν ήταν γνωστή μέχρι τώρα. Οι ερευνητές τόνισαν ότι θα πρέπει στη συνέχεια να αναζητηθούν οι χαμένες πηγές ηλίου-3 στη Γη, δεδομένου ότι πρόκειται για έναν σημαντικό και σπάνιο πόρο. Οι γνωστές πηγές ηλίου-3 στη Γη αντιπροσωπεύουν μόνο το 10% του πλεονάσματος, αναφέρουν οι ερευνητές στη μελέτη τους που δημοσιεύθηκε στο «Nature Geoscience».
Ο Μπίρνερ και οι συνάδελφοί του ανακάλυψαν τυχαία αυτό το πλεόνασμα ηλίου-3 ενώ προσπαθούσαν να μετρήσουν την συνολική αύξηση του ατμοσφαιρικού ηλίου ως αποτέλεσμα της κατανάλωσης ορυκτών καυσίμων. Η ομάδα ανέπτυξε μια νέα μέθοδο για την εκτίμηση αυτών των ανθρωπογενών εκπομπών ηλίου εξετάζοντας ένα άλλο ισότοπο, το ήλιο-4 (4He), το οποίο με τη σειρά του οδήγησε στο συμπέρασμα ότι υπάρχει κάποια άγνωστη πηγή ηλίου-3 στον πλανήτη μας.
Το ήλιο-3 θα μπορούσε να είναι το ιδανικό καύσιμο για την πυρηνική σύντηξη, μια πιθανή πηγή ενέργειας που μιμείται την ίδια διαδικασία που τροφοδοτεί τα αστέρια. Αν και η πυρηνική σύντηξη μπορεί να αργήσει να γίνει μια πρακτική πηγή ενέργειας- αν υποθέσουμε ότι είναι εφικτή- το δυναμικό της να παρέχει καθαρή και απεριόριστη ενέργεια στον παγκόσμιο ανθρώπινο πληθυσμό, την καθιστά ένα δελεαστικό πεδίο μελέτης.
Το ήλιο είναι το δεύτερο ελαφρύτερο και πιο άφθονο στοιχείο στη φύση μετά το υδρογόνο, αλλά μπορεί να παραχθεί και από την κατανάλωση ορυκτών καυσίμων, ιδίως φυσικού αερίου. Το ήλιο ανήκει σε μια ειδική κατηγορία στοιχείων, τα λεγόμενα ευγενή αέρια, που δεν αναμιγνύονται τακτικά με άλλες χημικές ουσίες και δεν σχηματίζουν νέες ενώσεις. Ως αποτέλεσμα, δεν θεωρείται αέριο του θερμοκηπίου ή επικίνδυνος ρύπος, σε αντίθεση με άλλες ανθρωπογενείς εκπομπές, όπως το διοξείδιο του άνθρακα και το μεθάνιο. Αλλά παρόλο που το ατμοσφαιρικό ήλιο δεν συμβάλλει στην κλιματική αλλαγή, αποτελεί σημαντικό ανιχνευτή των επικίνδυνων εκπομπών.
Προηγούμενες μελέτες παρήγαγαν εκτιμήσεις για το ανθρωπογενές ήλιο εστιάζοντας στην αναλογία μεταξύ 3He και 4He, αλλά οι μικρές ποσότητες 3He καθιστούν αυτή την μέτρηση εξαιρετικά δύσκολη, σημείωσε ο Μπίρνερ. Για να παρακάμψει αυτό το πρόβλημα, η ομάδα ανέπτυξε μια εξελιγμένη μέθοδο που μετρά τον λόγο του 4He προς το αέριο άζωτο (N2), το οποίο είναι το πιο άφθονο στοιχείο στην ατμόσφαιρα και έχει σχετικά σταθερές συγκεντρώσεις με την πάροδο του χρόνου.
Η ομάδα εφάρμοσε τη νέα τεχνική σε 46 δείγματα αέρα που ελήφθησαν μεταξύ 1974 και 2020, δημιουργώντας μια νέα εκτίμηση των αλλαγών του ατμοσφαιρικού ηλίου-4 σε κλίμακα δεκαετιών. Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν ότι «οι συγκεντρώσεις ηλίου-4 έχουν αυξηθεί σημαντικά τις τελευταίες πέντε δεκαετίες» και ότι κατά συνέπεια η αφθονία του ηλίου-3 «υπερβαίνει κατά πολύ τις εκτιμήσεις των ανθρωπογενών εκπομπών από το φυσικό αέριο, τα πυρηνικά όπλα και την παραγωγή πυρηνικής ενέργειας. Αυτό υποδηλώνει πιθανά προβλήματα με προηγούμενες μετρήσεις ισοτόπων ή εσφαλμένη εκτίμηση των γνωστών πηγών», σύμφωνα με τους επιστήμονες.
«Η συνεπαγόμενη μεταβολή του 3He είναι πάνω από 10 φορές μεγαλύτερη από τις φυσικές γεωλογικές ροές», πρόσθεσε ο Μπίρνερ. «Γνωρίζουμε ότι το 3He παράγεται επίσης από τη διάσπαση του τριτίου. Το τρίτιο απελευθερώθηκε στις δοκιμές πυρηνικών βομβών, από το σημερινό απόθεμα πυρηνικών κεφαλών και πιθανώς παράγεται και σε ορισμένα εργοστάσια πυρηνικής ενέργειας. Ωστόσο, η εκτίμησή μας για αυτές τις πηγές υποδηλώνει ότι ευθύνονται μόνο για το 10% περίπου του πλεονάσματος του 3He. Δεν είναι καθόλου σαφές από πού προέρχεται αυτό το πλεόνασμα».
«Το ήλιο μπορεί να μας βοηθήσει να υπολογίσουμε και να επαληθεύσουμε το ποσοστό των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα από το φυσικό αέριο έναντι άλλων πηγών, όπως ο άνθρακας ή το πετρέλαιο», εξήγησε ο Μπίρνερ. «Οι επιστήμονες συχνά εκτελούν αντίστροφους υπολογισμούς για να εκτιμήσουν τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα (CO2) σε τοπική και παγκόσμια κλίμακα. Σε έναν αντίστροφο υπολογισμό χρησιμοποιείτε τις παρατηρούμενες συγκεντρώσεις CO2 σε διάφορα μέρη και συμπεραίνετε πόσο πρέπει να ήταν οι εκπομπές CO2 για να προκύψουν αυτές οι συγκεντρώσεις».
«Αν μετρήσουμε μόνο το CO2 θα έχουμε τη ροή του, αν όμως μετρήσουμε και το ήλιο, θα μπορούμε να πούμε ποιο κλάσμα αυτού του CO2 προήλθε από την καύση φυσικού αερίου, επειδή το ήλιο θα πρέπει να συνδέεται με το φυσικό αέριο, αλλά όχι τόσο με άλλες πηγές εκπομπών, όπως των αυτοκινήτων», κατέληξε.
«Τώρα αναπτύσσουμε περαιτέρω την μέθοδο για την ανίχνευση τοπικών μεταβολών του ηλίου στο Σαν Ντιέγκο. Με μερικές ακόμη βελτιώσεις, είμαι βέβαιος ότι η ακρίβεια θα είναι αρκετά καλή ώστε να βλέπουμε καθημερινά την τοπική μεταβλητότητα στις συγκεντρώσεις ηλίου».
ΠΗΓΗ: VICE
