La stragrande maggioranza di elio presente nell'Universo, chiamato elio-3, è primordiale e si è formato subito dopo il Big Bang avvenuto circa 13,8 miliardi di anni fa. Parte di questo elio-3 si sarebbe unito ad altre particelle di gas e polvere nella nebulosa solare, la vasta nuvola rotante e collassata che avrebbe portato alla creazione del Sistema Solare. L'elio-3 è "una meraviglia della natura e un indizio per la storia della Terra", ha detto nella press release l'autore principale dello studio Peter Olson, geofisico dell'Università di New York Messico.

La scoperta che il nucleo della Terra probabilmente contiene un vasto serbatoio di elio-3 è un'ulteriore prova a sostegno dell'idea che il nostro pianeta si è formato all'interno di una fiorente nebulosa solare, non alla sua periferia o durante la fase di declino, hanno detto i ricercatori.

L'elio-3

L'elio-3 è un isotopo, o variante, dell'elio che ha un neutrone invece dei soliti due nel suo nucleo. È un gas raro, che costituisce solo lo 0,0001% dell'elio sulla Terra e proviene da vari processi, come il decadimento radioattivo del trizio, un raro isotopo radioattivo dell'idrogeno. Ma poiché l'elio è uno dei primi elementi ad esistere nell'Universo, la maggior parte dell'elio-3 probabilmente proviene direttamente dal Big Bang.

Gli scienziati sapevano già che circa 2 chilogrammi di elio-3 fuoriescono ogni anno dall'interno della Terra, principalmente lungo il sistema di dorsali oceaniche dove si incontrano le placche tettoniche, hanno scritto i ricercatori nello studio, pubblicato sulla rivista Geochemistry, Geophysics, Geosystems. Questo è "abbastanza per riempire un palloncino delle dimensioni di una scrivania", ha detto Olson. Tuttavia, non era chiaro quantio di esso provenisse dal nucleo rispetto al mantello e quanto elio-3 fosse nei serbatoi della Terra.

Cosa dicono i nuovi modelli

Per indagare, il team di ricerca ha modellato l'abbondanza di elio durante due fasi importanti della storia della Terra: la formazione del pianeta e dopo la formazione della Luna, un momento in cui la Terra ha perso molto di questo gas. Si ritiene, infatti, che la Luna si sia formata quando un oggetto colossale delle dimensioni di Marte si è scontrato con la Terra circa 4 miliardi di anni fa. Questo evento avrebbe sciolto la crosta terrestre e consentito la fuoriuscita di gran parte dell'elio all'interno. Tuttavia, la Terra non ha perso tutto il suo elio-3 in quel momento. Conserva ancora parte del gas raro, che continua a fuoriuscire dalle viscere. E i ricercatori ritengono che il nucleo sarebbe un buon posto per un serbatoio, "perché è meno vulnerabile a grandi impatti rispetto ad altre parti del sistema Terra".

Quindi, il team ha accoppiato il moderno tasso di perdita di elio-3 con modelli di comportamento degli isotopi dell'elio. Questi calcoli hanno rivelato che tra 10 teragrammi (1 Tg = 10¹² g = 10⁹ kg) e 1 petagrammo (1 Pg = 10¹⁵ g = 10¹² kg) di elio-3 sono presenti nel nucleo terrestre, una quantità enorme, indicando che la Terra si è formata in una nebulosa solare con alte concentrazioni di gas.

Inoltre, i modelli di scambio di gas "durante la formazione e l'evoluzione della Terra implicano il nucleo metallico come un serbatoio che perde che fornisce elio-3 al resto della Terra", hanno scritto i ricercatori nello studio.

Tuttavia, questi risultati non sono definitivi. Per eseguire i calcoli, i ricercatori hanno dovuto fare una serie di ipotesi, come ad esempio la durata della nebulosa solare rispetto alla velocità con cui si è formata la Terra. Ciò significa che nel nucleo potrebbe realmente esserci meno elio-3 rispetto a quanto calcolato. Ma i ricercatori sperano di trovare più indizi a sostegno delle loro scoperte. Ad esempio, altri gas creati dalla nebulosa, come l'idrogeno, che fuoriescono dalla Terra da punti simili e a velocità simili a quelle dell'elio-3, potrebbe essere una "pistola fumante" che mostra che il nucleo è la fonte, ha detto Olson.