Les geysers, les sources chaudes, les fumerolles et autres éléments hydrothermaux du parc national de Yellowstone émettent une collection de gaz provenant des profondeurs de la Terre - vapeur, dioxyde de carbone, méthane, néon, argon et hélium. Il n’ya pas assez de cette dernière hélium pour que le parc commence à vendre des ballons ou que les visiteurs sonnent comme des tamias, mais les scientifiques ont beaucoup à étudier.
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L'hélium peut sortir des roches volcaniques qui alimentent l'activité hydrothermale, mais ce n'est pas de là que provient la plupart de l'hélium de Yellowstone, semble-t-il. Le gaz du parc provient de roches profondes où il est stocké depuis des centaines de millions d'années, rapportent aujourd'hui des scientifiques de l'US Geological Survey, dans Nature .
L'hélium est le deuxième élément le plus abondant de l'univers - il est formé par la fusion nucléaire d'atomes d'hydrogène, processus qui alimente les étoiles - mais c'est assez rare ici sur Terre. Heureux pour les fêtards et les clowns (et la médecine moderne), l'hélium peut être extrait des réserves de gaz naturel sous terre.
L'hélium sur Terre peut être trouvé sous deux formes principales: La quasi-totalité se présente sous la forme d'hélium 4 (nommé ainsi parce qu'il a deux protons et deux neutrons), qui peut être produit lors de la désintégration radioactive d'éléments lourds tels que l'uranium. Une infime fraction (environ un sur un million) se présente sous forme d'hélium-3 (deux protons et un neutron), dont la plupart sont présents sur Terre depuis la formation de la planète et constituent un vestige du matériau qui a initialement formé la planète.
Cependant, le rapport entre l'hélium 3 et l'hélium 4 varie légèrement et les scientifiques peuvent en fait utiliser ce rapport pour déterminer la source approximative de tout hélium trouvé. L'uranium et les autres éléments lourds sont davantage incompatibles avec les minéraux présents dans le manteau terrestre. Ces éléments filtrent donc jusqu'à la croûte terrestre, où leur désintégration produit de l'hélium 4. Les matériaux du manteau, qui contiennent moins de ces éléments radioactifs lourds, ne produisent pas autant d'hélium-4, de sorte que l'hélium présent est principalement sous forme d'hélium-3.
Le système hydrothermal du parc national de Yellowstone contient une quantité relativement élevée d’hélium-3, et les scientifiques considèrent que cela prouve que le point chaud de Yellowstone prend naissance dans les profondeurs du manteau et a un chemin relativement droit.
Le gaz qui jaillit dans une source chaude du parc national de Yellowstone est recueilli par un entonnoir. Crédit: J. Lowenstern, US Geological Survey Mais il semble que l'hélium 4 ait un parcours plus complexe à la surface. Des chercheurs de l'USGS collectent des échantillons de gaz provenant de Yellowstone depuis une décennie et effectuent des analyses chimiques et isotopiques de l'hélium, du dioxyde de carbone et d'autres gaz présents dans ces échantillons. Ils ont constaté que la quantité d'hélium 4 émise à Yellowstone était de plusieurs ordres de grandeur supérieure à la quantité moyenne qu'ils s'attendaient à trouver ailleurs.
Les scientifiques ont calculé que la majeure partie de l'hélium-4 de Yellowstone avait des centaines de millions, voire des milliards d'années. Les scientifiques concluent que, compte tenu de la quantité de gaz présent, il provient probablement de roches dans une très ancienne croûte connue pour être enterrée à proximité. Cette très ancienne poche de croûte, de l'époque des Archéens, s'est formée il y a plus de 2, 5 milliards d'années et contient de l'uranium et d'autres matières radioactives en décomposition constante. Cela aurait permis à de fortes concentrations d'hélium-4 de s'accumuler sous terre. Puis, il y a environ deux millions d'années, le point chaud de Yellowstone a pénétré dans ces anciens rochers, parmi les plus anciens de la planète, et a commencé à libérer l'hélium-4 qui y était stocké, ainsi que de l'hélium-3 élevé dans le manteau.
Cette découverte est probablement qualifiée de "plutôt intéressante" pour tous les fans de Yellowstone, mais pour les scientifiques, les implications pourraient être plus importantes. L'hélium et d'autres gaz rares sont utilisés pour estimer les temps de séjour des eaux souterraines. Par exemple, les scientifiques supposent que plus il y a d'hélium 4 dans l'eau, plus longtemps elle reste dans les rochers.
Cependant, l'étude de l'hélium à Yellowstone montre que certaines de ces hypothèses, en particulier l'hélium 4 produit par la décomposition constante d'éléments que l'on ne trouve que dans les roches et les sédiments de l'aquifère local, ne sont pas tout à fait correctes. L'hélium peut soudainement entrer dans un système depuis des endroits inattendus - une poche de roche ancienne, par exemple, ou une source de magma -, de sorte que les dates des calculs antérieurs, en particulier celles des aquifères dans les régions volcaniques ou à proximité de failles sismiques, peuvent être très éloignées cet hélium supplémentaire.
Les scientifiques, cependant, sont habitués à traiter de nouvelles données qui modifient des théories anciennes. c'est la nature de la science, après tout. Les résidents de la région de Yellowstone, cependant, souhaiteraient probablement que les chercheurs se dépêchent de savoir si le supervolcan qui mijote au-dessous d’eux et qui a éclaté il ya 640 000 ans va bientôt exploser de nouveau.
