Atmosfæriske heliumnivåer er på vei opp

Nivåene av helium-4 i jordens atmosfære har økt siden minst 1974, ifølge en studie utført av forskere ved University of California, San Diego, USA som løser en langvarig anomali i atmosfærisk vitenskap.

Helium-4, den vanligste isotopen av helium, produseres ved radioaktivt forfall i jordskorpen og akkumuleres i små mengder i naturgass. Når gassen trekkes ut og brennes, slippes helium ut i atmosfæren. Teoretiske beregninger har derfor antydet at atmosfæriske nivåer av helium-4 må ha økt i flere tiår på grunn av bruk av fossilt brensel. Inntil nå hadde imidlertid overbevisende eksperimentelle bevis for en slik oppbygging manglet.

Helium molfraksjonsmålinger

I det siste arbeidet utviklet forskere ledet av Benjamin Birner fra Scripps Institution of Oceanography en ny og presis teknikk for å måle det atmosfæriske forholdet mellom helium-4 (⁴He) til nitrogen (N₂). De studerte 46 luftprøver anskaffet mellom 1974 og 2020 og fant at ⁴Konsentrasjonen økte med en gjennomsnittlig hastighet på 39 +/- 3 milliarder mol per år.

"Siden nitrogennivåene i atmosfæren er jevne, vil endringer i ⁴Høne₂ forholdet indikerer variasjon i atmosfærisk heliuminnhold,” forklarer Birner. "Vi bestemte dette forholdet ved å bruke en ny massespektrometrisk teknikk som måler helium-molfraksjonen i luften med enestående presisjon."

De nye observasjonene antyder også at atmosfæriske nivåer av en annen isotop av helium, ³Han har også økt. «Mens vi ikke målte ³Bare han ⁴Høne₂, noen tidligere studier av det atmosfæriske heliumisotopforholdet (³Han/⁴Han) fant ingen åpenbar trend, sier Birner. «Sammen med vår observasjon av en klar økning i ⁴Han, et stabilt isotopforhold innebærer en tilsvarende oppbygging av ³Han og ⁴Han."

Birner legger til at økningen i ³Han forblir stort sett uforklarlig og krever videre forskning - spesielt siden denne isotopen er svært sjelden og har flere viktige bruksområder, inkludert som drivstoff for kjernefysisk fusjon. "For å gi en idé om hvor verdifull den er, har folk til og med tenkt på å utvinne den på Månen," sier han.

Den utledede økningen i atmosfærisk ³Han overgår også i stor grad estimater av menneskeskapte utslipp fra naturgass, atomvåpen og kjernekraftproduksjon, noe som tyder på potensielle problemer med tidligere isotopmålinger eller en feilvurdering av kjente kilder, sier han. "Ved å forbedre målingen av atmosfærisk helium håper vi å utvikle en indikator for regional til global bruk av naturgass som kan brukes i luftkvalitetsstudier av byer," forteller han Fysikkens verden.

Forskerne sier at de nå vil verifisere den atmosfæriske heliumisotop-trenden fra high-fidelity-prøvene de brukte i denne studien. "En annen vei vi ønsker å forfølge er å foreta kontinuerlige heliummålinger, for bedre å forstå lokale utslippskilder i byer og fra disse, verifisere rapporterte utslipp av fossilt brensel," konkluderer Birner.

Det nåværende arbeidet er detaljert i Nature Geoscience.

Innlegget Atmosfæriske heliumnivåer er på vei opp dukket først på Fysikkens verden.

• Myntsmart. Europas beste Bitcoin og Crypto Exchange.
• Platoblokkkjede. Web3 Metaverse Intelligence. Kunnskap forsterket. FRI TILGANG.
• CryptoHawk. Altcoin Radar. Gratis prøveperiode.
• Kilde: https://physicsworld.com/a/atmospheric-helium-levels-are-on-the-rise/