Helium ist das zweithäufigste Element im Universum, aber es ist relativ selten auf der Erde – so sehr, dass einige ein Verbot von Partyballons gefordert haben, um einen weltweiten Mangel abzuwehren. Ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Diveena Danabalan von der Durham University führte jedoch eine neue Studie durch, die darauf hinweist, dass es in den westlichen Bergregionen Nordamerikas möglicherweise große neue Gasquellen gibt.
Erstmals im Spektrum der Sonne nachgewiesen, ist Helium in anderthalb Jahrhunderten zu einer Schlüsselressource in unserer Hightech-Welt geworden., Das Edelgas wird in der Kryogenik, MRT-Scannern, Halbleiterherstellung, Schweißen, Tiefseetauchen, und Blimps und Ballons verwendet – obwohl letztere einen überraschend kleinen Bruchteil der Nachfrage ausmacht.
Das Problem ist, dass Helium, obwohl es fast ein Viertel aller Materie im Universum ausmacht, auf der Erde sehr selten ist, da die Hauptversorgung aus Erdgasquellen in Nordamerika stammt. Dies liegt daran, dass Helium ein sehr leichtes Element ist, das, sobald es in die Luft entweicht, in den Weltraum schwebt., Wasserstoff ist leichter, aber es ist auf der Erde üblich, weil Wasserstoff in Wassermolekülen oder organischen Verbindungen eingefangen wird. Helium hingegen bildet selbst unter außergewöhnlichen Laborbedingungen keine Verbindungen außer einigen sehr instabilen.
Jüngste Studien haben auf einen drastischen Rückgang der bekannten Heliumreserven und keine großen Entdeckungen hingewiesen, um sie zu ersetzen. Da dies der Fall ist, besteht die Befürchtung, dass uns das Helium so bald ausgehen könnte, dass einige Wissenschaftler, wie der Chemiker der Universität Cambridge, Peter Wothers, fordern ein Ende seiner Verwendung in Partyballons.,
Für die neue Studie untersuchte ein Team von Wissenschaftlern der Universitäten Durham und Oxford Erdgasregionen in Nordamerika, wo Gasproben aus 22 Brunnen in den USA und Kanada einer Massenspektroskopie unterzogen wurden. Durch die Analyse der Isotope von Helium, Neon und Argon konnten sie besser verstehen, wie Helium in der Erde produziert, transportiert und gefangen wird.
Das meiste Helium auf der Erde ist Helium-4 (4He), das durch radioaktiven Zerfall tief im Inneren des Planeten produziert wird., Über Hunderte von Millionen von Jahren wandert es bis zur Kruste, wo es in Zeiten tektonischer Aktivität freigesetzt wird. Durch den Vergleich der Verhältnisse von 4He mit Neon-20 (20Ne) im heliumreichen Hugoton-Panhandle-Gasfeld, das durch Texas, Oklahoma und Kansas verläuft, stellte das Team fest, dass sich freigesetztes Helium im Grundwasser auflöst, wodurch es zu Erdgasvorkommen transportiert wird. Laut Danabalan deutet dieser Mechanismus darauf hin, dass viel mehr Helium darauf wartet, angezapft zu werden als bisher angenommen.,
„Wir haben Neonisotopentracer identifiziert, die einen starken Zusammenhang zwischen Helium und Grundwasser zeigen“, sagt Danabalan. „Dies bedeutet, dass Grundwasser in bestimmten geologischen Regionen große Mengen Helium in Erdgasfelder transportiert, in denen das Fangpotenzial am größten ist. Dies deutet darauf hin, dass wir wahrscheinlich die Helium-Mengen unterschätzt haben, die tatsächlich zur Erforschung zur Verfügung stehen.,
„Auf kontinentaler Ebene, und wir sprechen von einer Linie, die direkt die Rocky Mountains hinunterführt, sehen wir Prozesse, die das vorhandene Helium freisetzen, das über Hunderte von Millionen von Jahren tief unter der Erde aufgebaut wurde“, fuhr sie fort. „An einigen Stellen, wie im Yellowstone Park in Wyoming, wird das tiefe Helium direkt in die Atmosphäre freigesetzt. In anderen Fällen sehen wir, dass das tiefe Helium, das bei der Bildung der Rocky Mountains freigesetzt wurde, über das Grundwasser in dieselben unterirdischen Reservoirs versickert ist, in denen wir Erdgas finden., Dies bedeutet, dass es mit ziemlicher Sicherheit Reservoirs von Helium gibt, die wir nicht erwartet hatten. Noch wichtiger ist, zu verstehen, wie und warum Helium in diesen Reservoirs ankommt, bedeutet, dass wir jetzt wissen, wo wir nach neuen Heliumressourcen suchen müssen.“
Die Ergebnisse des Teams wurden letzte Woche auf der Goldschmidt Geochemistry Conference in Prag vorgestellt.