Geyser, sumber air panas, fumarol, dan hidrotermal Taman Nasional Yellowstone memuntahkan koleksi gas dari jauh di dalam Bumi — uap, karbon dioksida, metana, neon, argon, dan helium. Tidak ada yang terakhir, helium, untuk taman mulai menjual balon atau bagi pengunjung terdengar seperti chipmunks, tetapi ada banyak bagi para ilmuwan untuk belajar.
Konten terkait
- Beruang Yellowstone Sebenarnya Makan Ngengat untuk Makanan
- Raksasa Membanggakan Di Bawah Yellowstone Sekarang Bahkan Lebih Raksasa
Helium dapat meletus dari batuan vulkanik yang menggerakkan aktivitas hidrotermal, tetapi itu bukanlah tempat sebagian besar helium Yellowstone berasal, tampaknya. Gas taman itu berasal jauh di dalam bebatuan di mana batu itu disimpan selama ratusan juta tahun, para ilmuwan US Geological Survey melaporkan hari ini di Nature .
Helium adalah unsur kedua yang paling melimpah di alam semesta - ia dibentuk oleh fusi nuklir atom hidrogen, sebuah proses yang memberi kekuatan pada bintang-bintang - tetapi sangat jarang di Bumi. Beruntung bagi pengunjung pesta ulang tahun dan badut (dan obat-obatan modern), helium dapat diekstraksi dari cadangan gas alam bawah tanah.
Helium di Bumi dapat ditemukan dalam dua bentuk utama: Hampir semua terjadi sebagai helium-4 (dinamakan demikian karena memiliki dua proton dan dua neutron), yang dapat diproduksi selama peluruhan radioaktif unsur-unsur berat seperti uranium. Sebagian kecil (sekitar satu dalam sejuta) muncul sebagai helium-3 (dua proton dan satu neutron), yang sebagian besar telah ada di Bumi sejak pembentukan planet dan merupakan sisa material yang awalnya membentuk planet.
Namun, perbandingan helium-3 dengan helium-4 sedikit bervariasi dan para ilmuwan dapat benar-benar menggunakan rasio itu untuk menentukan perkiraan sumber helium yang mereka temukan. Uranium dan unsur-unsur berat lainnya lebih tidak kompatibel dengan mineral yang ditemukan di mantel Bumi, sehingga unsur-unsur ini menyaring hingga kerak, di mana peluruhan mereka menghasilkan helium-4. Bahan mantel, yang mengandung lebih sedikit unsur radioaktif yang berat ini, tidak menghasilkan sebanyak helium-4, sehingga helium yang ada sebagian besar dalam bentuk helium-3.
Sistem hidrotermal di Taman Nasional Yellowstone memiliki jumlah helium-3 yang relatif tinggi, dan para ilmuwan menganggap ini sebagai bukti bahwa hotspot Yellowstone berasal jauh di dalam mantel dan memiliki jalur yang relatif lurus ke atas.
Gas yang menggelegak melalui mata air panas di Taman Nasional Yellowstone dikumpulkan melalui corong. Kredit: J. Lowenstern, US Geological Survey Tetapi tampaknya helium-4 memiliki perjalanan yang lebih rumit ke permukaan. Para peneliti dari USGS telah mengumpulkan sampel gas dari seluruh Yellowstone selama satu dekade dan melakukan analisis kimia dan isotop helium, karbon dioksida dan gas-gas lain dalam sampel tersebut. Jumlah helium-4 yang dipancarkan di Yellowstone, mereka temukan, melebihi beberapa kali lipat jumlah rata-rata yang mereka harapkan untuk temukan di tempat lain.
Sebagian besar helium-4 Yellowstone setidaknya berusia ratusan juta — bahkan miliaran tahun, para ilmuwan menghitung. Mengingat jumlah gas yang hadir, para ilmuwan menyimpulkan bahwa itu mungkin berasal dari batuan dalam kerak yang sangat kuno yang diketahui terkubur di dekatnya. Saku kerak yang sangat tua ini, dari eon Archaean, dibentuk lebih dari 2, 5 miliar tahun yang lalu dan mengandung uranium dan bahan radioaktif lainnya yang terus membusuk. Itu akan memungkinkan konsentrasi tinggi helium-4 untuk membangun di bawah tanah. Kemudian sekitar dua juta tahun yang lalu, hotspot Yellowstone menembus batu-batu kuno ini, beberapa yang tertua di planet ini, dan mulai melepaskan helium-4 yang tersimpan di sana bersama dengan helium-3 yang dibawa dari mantel.
Penemuan ini mungkin memenuhi syarat sebagai "jenis yang menarik" untuk penggemar Yellowstone, tetapi bagi para ilmuwan, mungkin ada implikasi yang lebih penting. Helium dan gas mulia lainnya digunakan untuk memperkirakan waktu tinggal air tanah — misalnya, para ilmuwan berasumsi bahwa semakin banyak helium-4 yang ada di dalam air, semakin lama air berada di bebatuan di sekitarnya.
Tetapi studi helium di Yellowstone menunjukkan bahwa beberapa asumsi ini — khususnya helium-4 yang dihasilkan oleh peluruhan unsur yang stabil yang hanya ditemukan di dalam bebatuan dan sedimen akuifer lokal — tidak sepenuhnya benar. Helium dapat tiba-tiba masuk ke suatu sistem dari tempat-tempat yang tak terduga — kantong batu purba, misalnya, atau sumber magma — sehingga tanggal dalam perhitungan masa lalu, terutama yang berasal dari akuifer di daerah vulkanik atau dekat patahan gempa, mungkin jauh karena helium ekstra itu.
Namun, para ilmuwan terbiasa berurusan dengan data baru yang mengubah teori lama; itulah sifat ilmu pengetahuan. Namun, para penghuni kawasan Yellowstone, mungkin berharap para peneliti hanya bergegas dan mencari tahu apakah supervolcano yang mendidih di bawah mereka dan yang terakhir meletus 640.000 tahun yang lalu akan meledak lagi dalam waktu dekat.
