Heliumhalterna i atmosfären ökar

Halterna av helium-4 i jordens atmosfär har ökat sedan åtminstone 1974, enligt en studie av forskare vid University of California, San Diego, USA som löser en långvarig anomali inom atmosfärsvetenskap.

Helium-4, den vanligaste isotopen av helium, produceras genom radioaktivt sönderfall i jordskorpan och ackumuleras i små mängder i naturgas. När gasen utvinns och förbränns släpps heliumet ut i atmosfären. Teoretiska beräkningar har därför antytt att atmosfäriska nivåer av helium-4 måste ha ökat i årtionden på grund av användningen av fossila bränslen. Fram till nu hade dock övertygande experimentella bevis för en sådan uppbyggnad saknats.

Helium molfraktion mätningar

I det senaste arbetet utvecklade forskare under ledning av Benjamin Birner från Scripps Institution of Oceanography en ny och exakt teknik för att mäta atmosfärsförhållandet av helium-4 (⁴He) till kväve (N₂). De studerade 46 luftprover som förvärvats mellan 1974 och 2020 och fann att ⁴Koncentrationen ökade med en genomsnittlig hastighet av 39 +/-3 miljarder mol per år.

"Eftersom kvävenivåerna i atmosfären är stabila, förändras ⁴Höna₂ förhållandet indikerar variation i atmosfärens heliuminnehåll”, förklarar Birner. "Vi bestämde detta förhållande med en ny masspektrometrisk teknik som mäter heliummolfraktionen i luften med oöverträffad precision."

De nya observationerna tyder också på att atmosfäriska nivåer av en annan isotop av helium, ³Han har också ökat. ”Medan vi inte mätte ³Han bara ⁴Höna₂, några tidigare studier av atmosfärens heliumisotopförhållande (³Han/⁴Han) hittade ingen uppenbar trend, säger Birner. ”Tillsammans med vår observation av en tydlig ökning av ⁴Han, ett stabilt isotopförhållande innebär en motsvarande uppbyggnad av ³Han och ⁴Han."

Birner tillägger att ökningen i ³Han förblir i stort sett oförklarad och kräver ytterligare forskning – särskilt eftersom denna isotop är mycket sällsynt och har flera viktiga tillämpningar, inklusive som bränsle för kärnfusion. "För att ge en uppfattning om hur värdefull den är, har folk till och med tänkt på att bryta den på månen", säger han.

Den antagna ökningen av atmosfärisk ³Han överträffar också avsevärt uppskattningar av antropogena utsläpp från naturgas, kärnvapen och kärnkraftsproduktion, vilket tyder på potentiella problem med tidigare isotopmätningar eller en felaktig bedömning av kända källor, säger han. "Genom att förbättra mätningen av atmosfäriskt helium hoppas vi kunna utveckla en indikator på regional till global naturgasanvändning som kan användas i luftkvalitetsstudier av städer", säger han. Fysikvärlden.

Forskarna säger att de nu kommer att verifiera den atmosfäriska heliumisotoptrenden från de högtrohetsprover de använde i denna studie. "En annan väg vi skulle vilja sträva efter är att göra kontinuerliga heliummätningar, för att bättre förstå lokala utsläppskällor i städer och utifrån dessa verifiera rapporterade utsläpp av fossila bränslen", avslutar Birner.

Det aktuella arbetet är detaljerat i Nature Geoscience.

Posten Heliumhalterna i atmosfären ökar visades först på Fysikvärlden.

• Myntsmart. Europas bästa bitcoin- och kryptobörs.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Kunskap förstärkt. FRI TILLGÅNG.
• CryptoHawk. Altcoin radar. Gratis provperiod.
• Källa: https://physicsworld.com/a/atmospheric-helium-levels-are-on-the-rise/