ساعدت طريقة علمية جديدة في العثور على مخزون كبير من الهيليوم

اكتشاف هام للغاية في الوقت المناسب للبشرية

جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي:

أحد العناصر الأكثر شيوعًا في الكون - الهليوم - نادر نسبيًا على الأرض. حتى الآن ، لم يكن لدى العلماء حتى طريقة للعثور على رواسبها.

تم العثور على الهيليوم عن طريق الصدفة فقط ، جنبًا إلى جنب مع رواسب الغاز الطبيعي ، وتم استخراجه من نفس الغاز الطبيعي عن طريق عملية فصل درجة حرارة منخفضة - ما يسمى بالتقطير الجزئي.

في نفس الوقت ، الهليوم مهم للغاية للعلم والصناعة. في بعض الحالات ، هذا ليس بالغ الأهمية - لن يقلق أحد إذا توقفت البالونات عن التحليق في السماء. لكن الهليوم في بعض المناطق لا غنى عنه تقريبًا. على سبيل المثال ، في أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) ، يتم استخدام مغناطيسات كهربائية فائقة التوصيل تعمل في الهيليوم السائل. هذا هو المبرد الأمثل ، وغياب الهيليوم سيكون له عواقب غير سارة.

بالإضافة إلى التصوير بالرنين المغناطيسي ، يتم استخدام الهيليوم السائل كمبرد لتبريد مغناطيس فائق التوصيل في كاشفات الأشعة تحت الحمراء وعالية التردد ، ومقاييس الحبار المغناطيسية ، ومجاهر المسح النفقي ، ومسرعات الجسيمات المشحونة. على سبيل المثال ، يستخدم CERN Large Hadron Collider 96 طنًا من الهليوم السائل للحفاظ على درجة حرارة 1.9ºK.



يستخدم الهيليوم السائل أيضًا في أجهزة تبريد البرد ، والآلات الكهربائية المبردة. غاز الهليوم - في المعادن كغاز خامل وقائي لصهر المعادن النقية ، في صناعة الأغذية (المضافات الغذائية E939) كوقود دافع وغلاف تعبئة ، لتعبئة الأوعية العائمة (المناطيد والبالونات) كبديل آمن للهيدروجين ، في اسطوانات الغوص ، للتعبئة بالونات وقشور مجسات الأرصاد الجوية ، لملء أنابيب تصريف الغاز ، كمبرد في بعض أنواع المفاعلات النووية ، كحامل في كروماتوغرافيا الغاز ، للبحث عن تسرب في المراجل ruboprovodah وكمكون المتوسطة العاملة في ليزر الهليوم نيون، لتطهير خزانات وقود الصواريخ السائل، الخ

تعتبر هيليوم 3 وقودًا واعدًا للطاقة النووية الحرارية في المستقبل البعيد. من المثير للدهشة أنه مع أهمية الهيليوم للعلم والصناعة ، وبالنظر أيضًا إلى آفاقها في الطاقة ، لا يزال العلماء لم يجروا بحثًا فعالًا عن رواسب الهيليوم في القشرة الأرضية. وصل الأمر إلى أن بعض الخبراء يقترحون حتى استخراج الهيليوم من regolith على القمر ، إذا تم استنفاد احتياطيات الأرض من هذا العنصر.

حتى وقت قريب ، لم يتم العثور على مخزون واحد من الهيليوم عن عمد - فقط عن طريق الصدفة ، بكميات صغيرة ، مع النفط والغاز.

الآن تقدم الوضع أخيرًا إلى الأمام. مجموعة من العلماء من جامعات أكسفورد ودورهام (بريطانيا العظمى) مع شركة شمسية نرويجيةقامت هيليوم ون بتطوير طريقة جديدة تمامًا للكشف عن رواسب الغاز - وبمساعدة ذلك وجدوا أول إيداع حقيقي للهيليوم (في أراضي دولة تنزانيا الإفريقية).

بدأ العلماء بالعمل النظري. درسوا كيف ، أثناء النشاط البركاني ، يتم تسخين الصخور المعدنية القديمة في قشرة الأرض بما يكفي لإطلاق الهليوم الذي تحتويه.

بالنسبة للدراسة ، اختار المؤلفون تنزانيا وادي شرق إفريقيا المتصدع (Great Rift Valley) ، حيث تولد حركة القارات نشاطًا بركانيًا وتخلق شقوقًا في القشرة الأرضية ، وتعرض أقدم الصخور المعدنية. بالمناسبة ، من بين هذه السلالات ، وجد العلماء مؤخرًا بقايا متحجرة لأقدم مزرعة على وجه الأرض ، عمرها 25 مليون سنة.، هناك النمل الأبيض يزرع الفطر لإطعام مستعمرتهم.


موقع الوادي المتصدع العظيم

كما ترى ، يعتبر الوادي المتصدع العظيم مفيدًا ليس فقط للتاريخ التطوري ، ولكن أيضًا لمجالات أخرى من العلم والصناعة. هناك وجدوا ودائع الهيليوم.

تم تقديم نتائج الدراسة من قبل أحد مؤلفي العمل العلمي ، خريج جامعة دورهام ، Diveena Danabalan ، في مؤتمر Goldschmidt حول الكيمياء الجيولوجية في يوكوهاما (اليابان).

وأوضح طالب الدراسات العليا "أظهرنا أن النشاط البركاني في الصدع مهم لتشكيل خزانات ملموسة من الهليوم". - من المحتمل أن النشاط البركاني يوفر حرارة كافية لإطلاق الهيليوم المتراكم في الصخور القديمة. ومع ذلك ، إذا كانت مصائد الغاز قريبة جدًا من بركان معين ، فهناك خطر مزج الهيليوم مع الغازات البركانية مثل ثاني أكسيد الكربون ، تمامًا كما نرى في الينابيع الحرارية في هذه المنطقة. " يعمل العلماء الآن على تحديد موقع المنطقة "الأكثر مثالية" بين الصخور القديمة والبراكين الحديثة ، حيث توجد أفضل الظروف لتشكيل خزانات الهليوم النقي.

ساعد تلميح عشوائي في العثور على رواسب الهيليوم في تنزانيا - كانت هناك أماكن على أراضي وادي ريفت التنزاني في شرق إفريقيا حيث تم إطلاق الهيليوم والهيدروجين مباشرة من التربة . مسلحين بنظرية جيولوجية جديدة للتكوين الميداني ، افترض العلماء الجرأة أن هناك احتياطيات غنية من الهيليوم تحت الأرض. وهكذا حدث.


رواسب الهيليوم في تنزانيا: Rukva و Balangida و Eyasi . هيليوم وان ماب

يقدر خبراء مستقلون احتياطيات الهيليوم المحتملة في حقل روكفا وحده بـ 1.528 مليار متر مكعب. وهذا يكفي لملء 1.2 مليون جهاز للتصوير بالرنين المغناطيسي بالهيليوم السائل.

ولكن الأهم من ذلك ، يتم استخدام الطريقة الجديدة للبحث عن ودائع جديدة مطلوبة الآن أكثر من أي وقت مضى. يبلغ الاستهلاك العالمي للهيليوم 226 مليون متر مكعب سنويًا ، ويبقى 685 مليون متر مكعب فقط من الهيليوم في أكبر خزان في العالم ، وهو احتياطي الهليوم الفيدرالي للولايات المتحدة. في الوقت نفسه ، يبلغ إجمالي احتياطيات الهيليوم المعروفة في الولايات المتحدة حوالي 4.3 مليار متر مكعب.

وبالتالي ، فإن اكتشاف الجيوكيميائيين البريطانيين والنرويجيين سيكون مفيدًا للاقتصاد العالمي والعلوم والتكنولوجيا. ربما على مدى عدة عقود على الأقل ، ستزود البشرية نفسها بالهيليوم ، حتى مع مراعاة نمو الاستهلاك.

Source: https://habr.com/ru/post/ar395711/