Los géiseres, las aguas termales, las fumarolas y otras características hidrotermales del Parque Nacional de Yellowstone arrojan una colección de gases de las profundidades de la Tierra: vapor, dióxido de carbono, metano, neón, argón y helio. No hay suficiente de ese último, helio, para que el parque comience a vender globos o para que los visitantes suenen como ardillas, pero hay mucho para que los científicos estudien.
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El helio puede salir de las rocas volcánicas que impulsan la actividad hidrotermal, pero al parecer no es de donde proviene la mayor parte del helio de Yellowstone. El gas del parque se origina en lo profundo de las rocas donde se ha almacenado durante cientos de millones de años, informan hoy los científicos del Servicio Geológico de EE. UU. En Nature .
El helio es el segundo elemento más abundante en el universo, está formado por la fusión nuclear de los átomos de hidrógeno, un proceso que alimenta las estrellas, pero es bastante raro aquí en la Tierra. Por suerte para los asistentes a la fiesta de cumpleaños y los payasos (y la medicina moderna), el helio se puede extraer de las reservas subterráneas de gas natural.
El helio en la Tierra se puede encontrar en dos formas principales: casi todo ocurre como helio-4 (llamado así porque tiene dos protones y dos neutrones), que se pueden producir durante la desintegración radiactiva de elementos pesados como el uranio. Una pequeña fracción (aproximadamente uno en un millón) ocurre como helio-3 (dos protones y un neutrón), la mayoría de los cuales ha estado presente en la Tierra desde la formación del planeta y es un vestigio de material que originalmente formó el planeta.
Sin embargo, la proporción de helio-3 a helio-4 varía ligeramente y los científicos pueden usar esa proporción para determinar la fuente aproximada de cualquier helio que encuentren. El uranio y otros elementos pesados son más incompatibles con los minerales que se encuentran en el manto de la Tierra, por lo que estos elementos se filtran hasta la corteza, donde su descomposición produce helio-4. Los materiales de manto, que contienen menos de estos elementos radiactivos pesados, no producen tanto helio-4, por lo que el helio presente allí es principalmente en forma de helio-3.
El sistema hidrotermal en el Parque Nacional de Yellowstone tiene una cantidad relativamente alta de helio-3, y los científicos consideran que esto es evidencia de que el punto de acceso de Yellowstone se origina en lo profundo del manto y tiene un camino relativamente recto hacia arriba.
El gas que burbujea a través de una fuente termal en el Parque Nacional de Yellowstone se recoge a través de un embudo. Crédito: J. Lowenstern, Servicio Geológico de EE. UU. Pero parece que el helio-4 tiene un viaje más complicado a la superficie. Investigadores del USGS han estado recolectando muestras de gas de todo Yellowstone durante una década y realizando análisis químicos e isotópicos del helio, dióxido de carbono y otros gases en esas muestras. Descubrieron que la cantidad de helio-4 que se emite en Yellowstone supera en varios órdenes de magnitud la cantidad promedio que esperarían encontrar en otros lugares.
La mayoría del helio-4 de Yellowstone tiene al menos cientos de millones, tal vez incluso miles de millones, de años, calcularon los científicos. Dada la cantidad de gas presente, los científicos concluyen que probablemente proviene de rocas dentro de una corteza muy antigua que se sabe que está enterrada cerca. Este bolsillo de corteza súper viejo, del Eón Arqueano, se formó hace más de 2.500 millones de años y contiene uranio y otros materiales radiactivos que se han ido deteriorando constantemente. Eso habría permitido que se acumularan altas concentraciones de helio-4 bajo tierra. Luego, hace aproximadamente dos millones de años, el punto de acceso de Yellowstone penetró en estas rocas antiguas, algunas de las más antiguas del planeta, y comenzó a liberar el helio-4 almacenado allí junto con el helio-3 traído del manto.
Este descubrimiento probablemente califica como "algo interesante" para cualquier fanático de Yellowstone, pero para los científicos, podría haber implicaciones más importantes. El helio y otros gases nobles se utilizan para estimar los tiempos de residencia de las aguas subterráneas; por ejemplo, los científicos suponen que cuanto más helio-4 presente en el agua, más tiempo permanecerá en las rocas que lo rodean.
Pero el estudio del helio en Yellowstone muestra que algunos de estos supuestos, específicamente el helio-4 producido por la descomposición constante de elementos que se encuentran solo dentro de las rocas y los sedimentos del acuífero local, no son del todo correctos. El helio puede entrar repentinamente en un sistema desde lugares inesperados, por ejemplo, una bolsa de roca antigua o una fuente de magma, por lo que las fechas en los cálculos anteriores, particularmente las de acuíferos en regiones volcánicas o cerca de fallas sísmicas, pueden estar muy alejadas debido a ese helio extra.
Sin embargo, los científicos están acostumbrados a tratar con nuevos datos que cambian las teorías de larga data; Esa es la naturaleza de la ciencia, después de todo. Sin embargo, los residentes del área de Yellowstone probablemente desearían que los investigadores se apuraran y descubrieran si el supervolcán que está hirviendo debajo de ellos y que entró en erupción por última vez hace 640, 000 años volverá a explotar pronto.
