Los niveles de helio atmosférico están aumentando

Los niveles de helio están aumentando en la atmósfera, según un equipo de científicos del Instituto de Oceanografía Scripps de la UC San Diego que han utilizado una técnica sin precedentes para detectar su abundancia, resolviendo de paso un problema que ha intrigado a los químicos atmosféricos durante décadas.

La abundancia atmosférica del isótopo 4-helio (4He) está aumentando porque se libera 4He durante la quema y extracción de combustibles fósiles. Los investigadores informan que está aumentando a un ritmo muy pequeño pero, por primera vez, claramente medible. El isótopo 4He en sí mismo no se suma al efecto invernadero que está calentando el planeta, pero sus medidas podrían servir como marcadores indirectos del uso de combustibles fósiles. 

El trabajo, que se publica esta semana en la revista Nature Geoscience, se ha basado en una innovadora técnica para medir cuánto helio hay en la atmósfera. Los geocientíficos Jeff Severinghaus, Bill Paplawsky y Ralph Keeling crearon un método preciso para comparar el isótopo 4He con los niveles del nitrógeno del gas atmosférico común. 

Debido a que los niveles de nitrógeno en la atmósfera son constantes, un aumento en He/N2 es indicativo de la tasa de acumulación de 4He en la atmósfera.

Una vieja controversia

"La motivación principal fue resolver una controversia de largo recorrido en la comunidad científica sobre las concentraciones de helio en la atmósfera", asegura el autor principal del estudio, Benni Birner, ex estudiante graduado y ahora investigador postdoctoral en la Institución Scripps de Oceanografía en UC San Diego.

El helio se acumula en los mismos reservorios que los combustibles fósiles

El isótopo 4He se produce por desintegración radiactiva en la corteza terrestre y se acumula en los mismos reservorios que los combustibles fósiles, en particular los de gas natural. Durante la extracción y combustión de combustibles fósiles, se libera 4He, lo que crea otro medio para evaluar la escala de la actividad industrial.

“Una obra maestra de la geoquímica”

El coautor del estudio y geoquímico de Scripps Oceanography, Ralph Keeling, supervisor de la famosa medición de dióxido de carbono conocida como la Curva de Keeling , describe el estudio como una "obra maestra de la geoquímica fundamental". Aunque el helio es relativamente fácil de detectar para los científicos en muestras de aire, presente en niveles de cinco partes por millón de aire, nadie había hecho el trabajo para medirlo con el cuidado suficiente para observar un aumento atmosférico, dijo.

El estudio también proporciona una base para que los científicos comprendan mejor el valioso isótopo 3-helio (3He), que tiene usos para la fusión nuclear, la criogenia y otras aplicaciones. Las propuestas para adquirir el escaso gas de la luna son una indicación de hasta dónde llegarán los fabricantes para recolectarlo.

Escasez de helio

Según trabajos previos de otros investigadores, el isótopo 4He existe en la atmósfera en lo que parece ser una proporción invariable con el 3He. El aumento atmosférico del isótopo 4He medido en Scripps implica, por lo tanto, que el isótopo 3He debe estar aumentando a un ritmo comparable al del 4He. La investigación del equipo de Birner plantea varias preguntas sobre la precisión de las suposiciones previas de los científicos sobre cómo se produce el 3He y en qué cantidad. 

“No lo sabemos con certeza, pero me pregunto si hay más 3He saliendo de la Tierra de lo que pensábamos anteriormente, que tal vez podría ser cosechado y alimentar nuestros reactores de fusión nuclear en el futuro”, asegura Birner.

“El estudio pone de relieve una controversia en torno al raro isótopo de helio 3He”, concluye Keeling. "Las implicaciones están lejos de ser claras, pero exige trabajo adicional”.

Referencia: Increasing atmospheric helium due to fossil fuel exploitation (Nature Geoscience) DOI 10.1038/s41561-022-00932-3