El manto de la Tierra, la capa entre la corteza y el núcleo exterior, alberga una sopa primordial incluso más antigua que la luna. Entre los ingredientes principales se encuentra el helio-3 (He-3), un vestigio del Big Bang y las reacciones de fusión nuclear en las estrellas. Y el manto es su única fuente terrestre.

Los científicos que estudian los puntos calientes volcánicos tienen una fuerte evidencia de esto, encontrar helio-3 alto en relación con helio-4 en algunas columnas, las afloramientos del manto profundo de la Tierra. Reservorios primordiales en las profundidades de la Tierra, muestreados por una pequeña cantidad de puntos calientes volcánicos a nivel mundial, tienen esta antigua firma He-3/4.

Inspirado en un artículo de 2012 que propuso una correlación entre tales puntos calientes y la velocidad de las ondas sísmicas que se mueven a través del interior de la Tierra, El geoquímico de la Universidad de California en Santa Bárbara, Matthew Jackson, se asoció con los autores del artículo original, Thorsten Becker de la Universidad de Texas en Austin y Jasper Konter de la Universidad de Hawái, para demostrar que solo los puntos más calientes con la velocidad de onda más lenta se extraen del reservorio primitivo se formó temprano en la historia del planeta. Sus hallazgos aparecen en la revista. Naturaleza .

"Usamos la sismología del manto poco profundo, la velocidad a la que las ondas sísmicas viajan a través de la Tierra debajo de su corteza, para hacer inferencias sobre el manto más profundo, "dijo Jackson, profesor asistente en el Departamento de Ciencias de la Tierra de UCSB. "A 200 km, el manto poco profundo tiene la mayor variabilidad de velocidades sísmicas:más del 6 por ciento, que es mucho. Y lo que es más, esa variabilidad, que hipotetizamos se relaciona con la temperatura, se correlaciona con He-3 ".

Para su estudio, los investigadores utilizaron los últimos modelos sísmicos de la estructura de la velocidad de la Tierra y 35 años de datos de helio. Cuando compararon los puntos calientes oceánicos con altos niveles de He-3/4 con las velocidades de las ondas sísmicas, descubrieron que estos representan los puntos de acceso más calientes, con ondas sísmicas que se mueven más lentamente que en áreas más frías. También analizaron el flujo de flotabilidad del hotspot, que se puede utilizar para medir la cantidad de fusión que produce un punto de acceso en particular. En Hawaii, las islas Galápagos, Samoa e Isla de Pascua, así como en Islandia, los hotspots tenían altos niveles de flotabilidad, confirmando una regla básica de la física:cuanto más caliente, el más boyante.

"Descubrimos que cuanto mayor es el flujo de flotabilidad del hotspot, cuanto más derretimiento producía un hotspot y más probable era que tuviera un alto nivel de He-3/4, "Jackson dijo." Las plumas más calientes no solo tienen una velocidad sísmica más lenta y un flujo de flotabilidad del punto caliente más alto, también son los que tienen el He-3/4 más alto. Todo esto se une muy bien y es la primera vez que el He-3/4 se ha correlacionado con las velocidades del manto superficial y la flotabilidad del punto caliente a nivel mundial ".

Becker señaló que la correlación no implica causalidad, "pero es bastante ingenioso que encontremos dos correlaciones fuertes, que apuntan al mismo mecanismo físicamente plausible:la materia primordial es recogida preferentemente por los afloramientos termoquímicos más boyantes ".

Los autores también querían saber por qué solo los más calientes, la mayoría de las plumas flotantes muestran un alto nivel de He-3/4.

"La explicación que se nos ocurrió, que la gente que hace simulaciones numéricas ha estado sugiriendo durante mucho tiempo, es que sea lo que sea este depósito con helio primitivo, debe ser realmente denso para que solo los más calientes, la mayoría de las plumas flotantes pueden arrastrar parte de ella a la superficie, ", Dijo Jackson." Eso tiene sentido y también explica cómo algo tan antiguo pudo sobrevivir en el manto de convección caótica durante 4.500 millones de años. El contraste de densidad hace que sea más probable que el antiguo depósito de helio se conserve en lugar de mezclarlo ".

"Dado que esta correlación de geoquímica y sismología ahora se mantiene de los isótopos de helio en este trabajo a las composiciones que examinamos en 2012, parece que las variaciones geoquímicas generales del hotspot deberán ser reexaminadas desde la perspectiva de la flotabilidad, Konter concluyó.