Helium là nguyên tố có nhiều thứ 2 trong vũ trụ nhưng lại khá hiếm trên Trái Đất và đang bị đặt trước nguy cơ cạn kiệt. Tuy nhiên, một nghiên cứu mới dẫn đầu bởi giáo sư Diveena Danabalan đến từ đại học Durham cho thấy có thể có nhiều nguồn khí Helium mới tại vùng núi phía tây khu vực Bắc Mỹ với trữ lượng rất lớn.
Phát hiện nhiều mỏ Helium có trữ lượng lớn
Được phát hiện lần đầu triên trong quang phổ của Mặt Trời cách đây 1 thế kỷ và loại khí này đã trở thành một thành phần quan trọng trong thế giới công nghệ của chúng ta. Khí Helium được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như kỹ thuật siêu hàn, chụp quét MRI, sản xuất bán dẫn, các công nghệ hàn, lặn biển và gần gũi với chúng ta hơn là dùng trong khí cầu và bóng bay.
Vấn đề ở đây là mặc dù Helium chiếm gần 1/4 tổng số vật chất trong vũ trụ thì nó lại rất hiếm trên Trái Đất và nguồn cung cấp chính của loại khí tự nhiên này đến từ mỏ khí tại Bắc Mỹ. Helium là một nguyên tố rất nhẹ và một khi thoát vào không khí, nó sẽ bay lên trên và thất thoát vào không gian. Hydrogen nhẹ hơn nhưng lại rất phổ biến trên Trái Đất do Hydrogen có thể thu được trong các phân tử của nước hoặc hợp chất hữu cơ. Helium ngược lại không hình thành hợp chất và nó chỉ có một vài thể không ổn định phần lớn được tạo ra trong điều kiện phòng thí nghiệm.
Helium có rất nhiều trong vũ trụ nhưng lại khá hiếm ở Trái đất
Những nghiên cứu gần đây đã chỉ ra một sự sụt giảm mạnh trong các nguồn dự trữ Helium và giới khoa học vẫn chưa tìm được các nguồn thay thế. Trước mối quan ngại về một ngày nào đó Helium sẽ cạn kiệt, các nhà khoa học điển hình như Peter Wother đến từ đại học Cambridge đã đề xuất cấm sử dụng Helium để bơm bong bóng trong các buổi tiệc.
Trong nghiên cứu mới, một nhóm các nhà khoa học đến từ đại học Durham và Oxford đã tìm kiếm các khu vực có mỏ khí tự nhiên tại Bắc Mỹ nơi họ lấy mẫu khí từ 22 giếng tại Mỹ và Canada để đo phổ. Bằng cách phân tích các đồng vị của Helium, Neon và Argon, họ đã có thể hiểu rõ hơn về cách Helium được tạo ra, chuyển đổi và được lưu giữ trên Trái Đất.
Helium có 8 đồng vị, phổ biến trên Trái đất là Helium-4 (4He) được tạo ra bởi hoạt động phân rã phóng xạ sâu dưới lòng đất. Qua hàng trăm triệu năm, Helium xâm nhập vào vỏ Trái Đất và được giải phóng ra ngoài trong các chu kỳ kiến tạo. Bằng cách so sánh tỉ lệ của đồng vị 4He và Neon-20 (20Ne) tại các khu vực giàu khí Helium có tên Hugoton và Panhandle xuyên suốt từ Texas đến Oklahoma và Kansas, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng khí Helium giải phóng được hòa tan trong nước ngầm và chuyển đổi thành các quặng khí lắng đọng. Như vậy, cơ chế này cho thấy trữ lượng Helium trên Trái Đất thực tế còn lớn hơn nhiều so với những gì chúng ta nghĩ.
Helium là nguyên tố có nhiều thứ 2 trong vũ trụ
Danabalan cho biết: "Dấu vết đồng vị Neon cho thấy một sự liên kết mạnh mẽ giữa Helium và nước ngầm. Điều này có nghĩa tại một số khu vực địa chất nhất định, nước ngầm đưa một lượng lớn Helium đến các mỏ khí tự nhiên nơi tiềm năng lắng đọng lớn nhất. Qua đó gợi ý rằng chúng tôi có lẽ đã đánh giá thấp trữ lượng Helium thực tế có thể khai thác".
Cô nói thêm: "Xét theo quy mô lục địa và khu vực vùng núi Rocky, chúng tôi đã phát hiện quá trình giải phóng Helium sau hàng trăm triệu năm tích tụ sâu dưới lòng đất. Tại một số nơi như khu bảo tồn Yellowstone tại Wyoming, Helium được giải phóng trực tiếp vào khí quyển. Tại một số khu vực khác, Helium được giải phóng khi vùng núi Rocky được hình thành và lượng Helium này hòa tan trong nước ngầm và được vận chuyển đến các giếng Helium hiện đang được khai thác. Điều này có nghĩa sẽ còn nhiều giếng Helium mới mà chúng tôi chưa biết. Điều quan trọng hơn cả là việc hiểu được cách thức Helium được đưa đến các giếng dự trữ này sẽ giúp chúng tôi biết được phải tìm các nguồn dự trữ Helium mới ở đâu".