Investigadores en Japón han descubierto que el hierro puede formar compuestos con helio a presiones tan bajas como 5 GPa (50 000 atmósferas). Este hallazgo desafía la idea de que el helio, el gas noble más abundante en el universo, es químicamente inerte en condiciones terrestres. Además, sugiere que el núcleo de la Tierra podría actuar como un reservorio de helio-3 primigenio, explicando su presencia en erupciones volcánicas.
Según modelos astrofísicos, la Tierra y otros planetas del Sistema Solar se formaron a partir de una nebulosa estelar rica en hidrógeno y helio-3. Dado que no existen procesos naturales en la actualidad que generen helio-3 en la Tierra, cualquier detección de este isótopo indica un origen primordial. Algunos volcanes, como los hawaianos, muestran altas concentraciones de helio-3, lo que se ha atribuido tradicionalmente a su presencia en el manto terrestre. Sin embargo, este modelo es problemático, ya que los gases habrían escapado durante la solidificación del planeta.
El equipo liderado por Kei Hirose, en colaboración con investigadores de Japón y Taiwán, propone que el núcleo terrestre ha retenido helio al formar compuestos con hierro. Aunque otros gases nobles pueden formar compuestos en condiciones de laboratorio, se creía que el helio no era reactivo por debajo de los 350 GPa, la presión estimada en el centro del planeta.
Para probar esta hipótesis, los científicos comprimieron hierro en presencia de helio gaseoso utilizando celdas de yunque de diamante calentadas con láser. Las pruebas se realizaron a presiones entre 5 y 54 GPa y temperaturas de 750–2550 °C. Los análisis de difracción de rayos X mostraron que el hierro cristalizaba en estructuras cúbicas centradas en las caras o hexagonales compactas, pero con distorsiones cristalográficas que indicaban la presencia de helio en la red cristalina.
Un descubrimiento clave fue que algunas muestras, como FeHe₀.₃₂, pudieron recuperarse a condiciones ambientales, permitiendo confirmaciones adicionales mediante espectrometría de masas de iones secundarios. Las simulaciones teóricas indicaron que estos compuestos son dinámicamente estables.
El siguiente paso de la investigación será determinar si estos compuestos pueden formarse dentro de la Tierra, analizando la migración del helio hacia el núcleo y su partición entre el manto y el hierro fundido.
