O mundo está desperdiçando nosso hélio insubstituível, e ninguém se importa
Há uma extensa rede de usinas e oleodutos de hélio localizados acima de onde os Estados Unidos têm um estoque naturalmente rico de hélio, mas se não o conservarmos, levará centenas de milhões de anos para reabastecer. Crédito da imagem: Bureau of Land Management.
Não é tarde demais para mudar de rumo, mas estamos indo na direção errada mais rápido do que nunca.
Oh Bonito para céus enevoados, grãos inseticidas,
Pela majestade da montanha minada acima da planície de asfalto.
América, América, o homem derrama seus resíduos em ti,
E esconde os pinheiros com letreiros, de mar a mar oleoso. – George Carlin
Quando o hélio foi descoberto na Terra, suas propriedades únicas imediatamente se prestaram a usos científicos. Como um gás mais leve que o ar, pode ser usado para flutuação ou mesmo levitação. Por ser não reativo e inerte, pode ser usado em altas temperaturas e em ambientes ricos em oxigênio sem risco de explosão. A velocidade do som é quase três vezes maior no hélio do que no ar, levando a aplicações acústicas. E à pressão atmosférica, mas a baixas temperaturas, ele se liquefaz, mas nunca se solidifica, tornando-o o refrigerante definitivo para aceleradores de partículas, máquinas de ressonância magnética e supercondutores. No entanto, o hélio é extremamente limitado em abundância na superfície da Terra e não estamos fazendo nenhum esforço para conservá-lo. Nós o desperdiçamos em balões e festas de aniversário, e a Reserva Nacional de Hélio foi condenada a se vender. Se não fizermos nada diferente, corremos o risco de esgotar o suprimento mundial.
Um moderno scanner clínico de ressonância magnética de alto campo, que atinge campos magnéticos de 3 Tesla. Essas intensidades de campo só podem ser alcançadas com ímãs supercondutores, que exigem o uso de hélio líquido. As máquinas de ressonância magnética são o maior uso médico ou científico de hélio hoje. Crédito da imagem: usuário do Wikimedia Commons KasugaHuang.
O hélio pode ser o segundo elemento mais abundante no Universo, mas é uma raridade na Terra. O segundo elemento mais leve da tabela periódica, é nomeado para Helios, o antigo deus grego do sol, porque foi descoberto no Sol, espectroscopicamente, antes de ser encontrado na Terra. Não foi até 1882, onde essa mesma linha espectral única foi vista na lava que flui de uma erupção do Monte Vesúvio. Foi isolado alguns anos depois por tratamento químico de rochas ígneas, que separavam os gases nobres dos átomos com os quais estavam ligados.
Uma instalação de extração de hélio em Amarillo, TX. Qualquer hélio que sai da planta flutua para o topo da atmosfera, onde é provável que interaja com a luz solar e acabe no espaço interplanetário. Crédito da imagem: Jennifer Tutop, estagiária do BLM New Mexico.
Mas o hélio é leve demais para existir na Terra por muito tempo. Uma vez que atinge a superfície em sua fase gasosa – uma vez que sai da rocha e entra na atmosfera – é apenas uma questão de tempo antes de ser expulso para o espaço interplanetário. O hélio é mais leve do que todos os outros gases na atmosfera da Terra e, com o tempo, sobe até o topo da exosfera: a fronteira entre os átomos mais tênues da Terra e o vácuo do próprio espaço. Nessas grandes alturas, um forte chute da luz solar ou de uma partícula de vento solar é suficiente para impulsionar um átomo de hélio além de sua velocidade de escape e fora da Terra para sempre. Quaisquer grandes quantidades de hélio com as quais a Terra foi formada foram ejetadas de nosso planeta há muito tempo, onde a atual fração de hélio de nossa atmosfera é de apenas 0,00052%.
As propriedades elementares únicas do hélio, como sua natureza líquida em temperaturas extremamente baixas e suas propriedades superfluídicas, proporcionam aplicações científicas únicas. Crédito da imagem: Alfred Leitner.
A maneira como você forma hélio na Terra, ironicamente, é nas profundezas do planeta, onde residem os elementos mais pesados. Embora a maior parte do que compõe a Terra seja estável – elementos como ferro, níquel, silício, oxigênio, enxofre, chumbo e muito mais – existem algumas exceções notáveis. Elementos como rádio, tório e urânio, embora possam compor menos de 1% da Terra, têm a maior equação de Einstein codificada em seus núcleos: E = mc2 . Esses elementos são instáveis, eles decaem radioativamente e, quando o fazem, convertem uma pequena fração de sua massa em energia por meio dessa regra exata. E = mc2 .
À medida que os elementos mais pesados sofrem decaimento alfa, emitindo um núcleo de hélio-4, o sistema total tem uma maior energia de ligação geral, o que significa que esses decaimentos liberam energia de acordo com E = mc² de Einstein. Crédito da imagem: usuário do Wikimedia Commons Fastfission.
Esses elementos acima mencionados decaem através de um processo conhecido como α-decay, onde um núcleo pesado emite dois prótons e dois nêutrons unidos, muitas vezes participando de uma cadeia de decaimento onde muitos α-decays acontecem em sequência. O interessante é que a configuração (uma partícula α) de dois prótons e dois nêutrons, unidos, é Além disso um núcleo de hélio! Se você observar o planeta como um todo, aproximadamente 50% do calor gerado pela própria Terra vem da contração gravitacional, enquanto os outros 50% vêm de decaimentos radioativos. Nas profundezas da Terra, o decaimento desses elementos pesados significa que todo o nosso planeta é uma fábrica de hélio muito lenta.
Um decaimento alfa é um processo em que um núcleo atômico mais pesado emite uma partícula alfa (núcleo de hélio), resultando em uma configuração mais estável e liberando energia. Crédito da imagem: Laboratório de Física Nuclear, Universidade de Chipre.
Mas esses elementos normalmente têm meias-vidas de bilhões de anos. Na escala de tempo de uma vida humana, o hélio produzido por decaimentos radioativos é completamente insignificante. Leva centenas de milhões de anos para produzir quantidades substanciais de hélio no subsolo. Uma vez que o extraímos, temos que esperar centenas de milhões de anos novamente para que essas reservas se reabasteçam. Técnicas de exploração recentes descobriram algumas novas reservas de hélio natural, como a oferta encontrada na Tanzânia ano passado, pode ajudar a manter o status quo por um pouco mais de tempo, mas já estamos sentindo a crise.
Cientistas estudam as cinzas de uma recente erupção do vulcão Ol Doinyo Lengai na Tanzânia. Crédito da imagem: Domínio Público.
À medida que surgem mais e mais aplicações médicas e científicas para o hélio, as consequências de não ter um suprimento grande o suficiente se tornam perturbadoras. O hélio é um recurso finito na Terra, e quanto mais tempo levamos para começarmos a conservar as reservas da Terra, mais segura e severamente nos condenamos a uma escassez futura. Certamente, existem outras opções para colhê-lo, mas todas são astronomicamente caras. Extrair hélio da atmosfera é possível – assim como roubá-lo de outros mundos – mas temos um tiro único na Terra para apenas cavar no local certo e contê-lo. Cada átomo que perdemos por frivolidade é outro átomo que um dia seremos forçados a colher de maneira muito mais difícil.
Balões de hélio, onde a grande maioria do hélio dentro escapará da Terra. Crédito da imagem: HilkeFromm / Pixabay.
O hélio pode ser abundante no Universo, mas é raro e precioso no sentido de que este mundo só nos dá uma chance única de estoques abundantes, acessíveis e facilmente colhidos. Uma vez que o desperdiçamos, ele desaparece para sempre, tornando cada reserva subterrânea alcançável de hélio muito mais preciosa.
Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium graças aos nossos apoiadores do Patreon . Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive !
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