O manto da Terra - a camada entre a crosta e o núcleo externo - é o lar de uma sopa primordial ainda mais antiga que a lua. Entre os ingredientes principais está o hélio-3 (He-3), um vestígio do Big Bang e reações de fusão nuclear nas estrelas. E o manto é sua única fonte terrestre.

Cientistas que estudam pontos quentes vulcânicos têm fortes evidências disso, encontrar alto hélio-3 em relação ao hélio-4 em algumas plumas, as ressurgências do manto profundo da Terra. Reservatórios primordiais nas profundezas da Terra, amostrado por um pequeno número de pontos quentes vulcânicos globalmente, tem esta antiga assinatura He-3/4.

Inspirado em um artigo de 2012 que propôs uma correlação entre esses pontos de acesso e a velocidade das ondas sísmicas que se movem pelo interior da Terra, O geoquímico da UC Santa Bárbara, Matthew Jackson, se uniu aos autores do artigo original - Thorsten Becker da Universidade do Texas em Austin e Jasper Konter da Universidade do Havaí - para mostrar que apenas os pontos mais quentes com a velocidade de onda mais lenta derivam do reservatório primitivo formado no início da história do planeta. Suas descobertas aparecem no jornal Natureza .

"Usamos a sismologia do manto raso - a taxa na qual as ondas sísmicas viajam pela Terra abaixo de sua crosta - para fazer inferências sobre o manto mais profundo, "disse Jackson, um professor assistente no Departamento de Ciências da Terra da UCSB. "A 200 km, o manto raso tem a maior variabilidade de velocidades sísmicas - mais de 6 por cento, o que é muito. O que mais, essa variabilidade, que hipotetizamos relacionar-se à temperatura, correlaciona-se com He-3. "

Para seu estudo, os pesquisadores usaram os modelos sísmicos mais recentes da estrutura de velocidade da Terra e 35 anos de dados de hélio. Quando eles compararam pontos quentes oceânicos com altos níveis de He-3/4 para velocidades de ondas sísmicas, eles descobriram que estes representam os pontos de acesso mais quentes, com ondas sísmicas que se movem mais lentamente do que em áreas mais frias. Eles também analisaram o fluxo de flutuabilidade do ponto de acesso, que pode ser usado para medir a quantidade de derretimento que um ponto de acesso específico produz. No Havaí, as Ilhas Galápagos, Samoa e Ilha de Páscoa, bem como na Islândia, hotspots tinham altos níveis de flutuabilidade, confirmando uma regra básica da física:quanto mais quente, o mais flutuante.

"Descobrimos que quanto maior o fluxo de flutuabilidade do ponto de acesso, quanto mais derretimento um ponto de acesso estava produzindo e mais provável era que tivesse alto He-3/4, "Disse Jackson." Plumas mais quentes não só têm velocidade sísmica mais lenta e um fluxo de flutuabilidade de ponto de acesso mais alto, eles também são aqueles com o maior He-3/4. Isso tudo se encaixa muito bem e é a primeira vez que He-3/4 foi correlacionado com velocidades do manto rasas e flutuabilidade de pontos quentes globalmente. "

Becker observou que a correlação não implica causalidade, "mas é muito bom que encontramos duas correlações fortes, que ambos apontam para o mesmo mecanismo fisicamente plausível:o material primordial é captado preferencialmente pelas mais flutuantes ressurgências termoquímicas. "

Os autores também queriam saber por que apenas os mais quentes, a maioria das plumas flutuantes mostra He-3/4 alto.

"A explicação que nós sugerimos - que as pessoas que fazem simulações numéricas vêm sugerindo há muito tempo - é que qualquer que seja esse reservatório com o hélio primitivo, deve ser muito denso para que apenas o mais quente, a maioria das plumas flutuantes pode arrastar um pouco para a superfície, "Disse Jackson." Isso faz sentido e também explica como algo tão antigo poderia sobreviver no manto de convecção caótica por 4,5 bilhões de anos. O contraste de densidade torna mais provável que o antigo reservatório de hélio seja preservado em vez de misturado. "

"Uma vez que esta correlação de geoquímica e sismologia agora se aplica aos isótopos de hélio neste trabalho às composições que examinamos em 2012, parece que as variações geoquímicas gerais do ponto de acesso precisarão ser reexaminadas da perspectiva da flutuabilidade, "Konter concluiu.