Atmosferdeki helyum seviyelerinin yükseldiğini tespit etmek için benzersiz bir teknik kullanan Scripps Oşinografi Enstitüsü’ndeki (Scripps Institution of Oceanography) bilim insanları bu sayede atmosferik kimyagerler arasında onlarca yıldır konuşulan sorunu da çözdü.
Fosil yakıtlar, karbondioksit ile birlikte atmosfere salınan az miktarda helyum içeriyor. Bununla birlikte atmosferde net bir helyum birikimi daha önce tespit edilmedi. Helyum-4’ün (4He) nitrojene atmosferik oranını belirlemek için yüksek hassasiyetli bir kütle spektrometrisi tekniği kullanan bilim insanları helyum-4 konsantrasyonlarının son elli yılda önemli ölçüde arttığını gösterdi. Bununla beraber atmosferik helyum-4’teki artışın doğrudan bir ölçüsünü elde etmenin olası olduğunu belirten araştırmacılar bunun nedenini nitrojendeki değişikliklerin ihmal edilebilir düzeyde olmasına bağladı.
Ulusal Bilim Vakfı’nın (National Science Foundation) desteklediği çalışma Nature Geoscience dergisinde yayınlandı. Çalışmanın baş yazarı Benni Birner çalışmadaki ana motivasyonlarının bilim camiasında atmosferik helyum seviyelerinin hakkında uzun süredir devam eden bir tartışmayı çözmek olduğunun altını çizdi.
Çalışmaya göre yerkabuğundaki radyoaktif bozunma ile üretilen 4He izotopu, fosil yakıtlarla, özellikle de doğal gaz ile aynı rezervuarlarda birikiyor. Bununla beraber fosil yakıtların çıkarılması ve yakılması sırasında, endüstriyel faaliyetin ölçeğini değerlendirmek için başka bir yol yaratan 4He tesadüfen salınıyor. Çalışmanın atılımı ise Scripps Oşinografi ekibinin atmosferde ne kadar helyum olduğunu ölçmek için kullandığı teknikte yatıyor. Birner ve Scripps yerbilimcileri 4He izotopunu ortak atmosferik gaz nitrojen seviyeleriyle karşılaştırmak için kesin bir yöntem geliştirdiler. Buna göre atmosferdeki nitrojen seviyeleri sabit olduğundan, He/N2’deki bir artış, atmosferdeki 4He birikme hızının göstergesi oldu.
Çalışma ayrıca bilim insanlarının nükleer füzyon, kriyojenik ve diğer uygulamalar için kullanılan değerli 3-helyum (3He) izotopunu daha iyi anlamaları için bir temel sağlıyor.
Diğer araştırmacılar tarafından yapılan önceki çalışmalara göre, atmosferdeki helyum-3 ve helyum-4 arasındaki oranın sabit kaldığını görünüyor. Diğer yandan Scripps’teki sonuçlar helyum-3 konsantrasyonunun arttığını ima ediyor. Çalışmaya göre atmosferik helyum-3’teki artış, doğal gaz, nükleer silahlar ve nükleer enerji üretiminden kaynaklanan antropojenik emisyon tahminlerini büyük ölçüde aşıyor. Öyle ki, önceki izotop ölçümleriyle veya bilinen kaynakların yanlış değerlendirilmesiyle ilgili olası sorunlara işaret ediyor.