Dưới những cánh rừng và vùng đất ngập nước của miền bắc bang Minnesota, Mỹ, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một điều hiếm gặp. Sâu dưới lòng đất, trong các tầng đá cổ đại, một nồng độ có thể đo được của một đồng vị heli hiếm xuất hiện. Đồng vị này lâu nay thường được cho là chỉ tồn tại trên mặt trăng chứ không phải ở trái đất.
Cụ thể hơn, các giếng khoan thử nghiệm cho thấy sự hiện diện của heli-3, một đồng vị được đánh giá cao nhờ giá trị khoa học và công nghệ. Phân tích trong phòng thí nghiệm cho thấy nồng độ khoảng 14,5 phần tỷ. Mức này gần tương đương với các mẫu thu được từ mặt trăng trong các sứ mệnh Apollo của NASA. Trong khí quyển Trái Đất, heli-3 cực kỳ hiếm và chỉ xuất hiện với lượng rất nhỏ trong hầu hết các mỏ khí đã biết.
Các phân tích do tiến sĩ Peter Barry thuộc Viện Hải dương học Woods Hole chủ trì. Mẫu khí được các phòng thí nghiệm độc lập tại bang Ohio và Massachusetts xác nhận. Qua nhiều mẫu khác nhau, các nhà nghiên cứu ghi nhận tỷ lệ heli-3 so với heli-4 ổn định. Điều này cho thấy đồng vị này xuất phát từ một nguồn địa chất duy nhất và ổn định, thay vì do nhiễm bẩn hay do các quá trình bề mặt.
Heli-3 khác với heli-4 phổ biến hơn ở việc thiếu một neutron. Sự khác biệt nhỏ này tạo ra các đặc tính đặc biệt. Heli-3 có khả năng bắt neutron rất hiệu quả. Đồng vị này được sử dụng trong các thiết bị phát hiện bức xạ và hệ thống giám sát hạt nhân.
Heli-3 cũng được dùng trong các hệ thống làm lạnh nhiệt độ siêu thấp. Các hệ thống này đóng vai trò then chốt trong máy tính lượng tử và nghiên cứu vật lý tiên tiến. Bên cạnh đó, heli-3 còn được sử dụng trong kỹ thuật chụp ảnh cộng hưởng từ (MRI) phổi để có hình ảnh độ phân giải cao về cấu trúc đường hô hấp.
Nguồn cung toàn cầu hiện chủ yếu dựa vào quá trình phân rã tritium từ các kho hạt nhân cũ. Vì vậy, heli-3 luôn khan hiếm và có giá rất cao. Được mệnh danh là “vàng trắng” của không gian, heli-3 có giá ước khoảng 20 triệu USD/kg (khoảng 525 tỷ VNĐ/kg). Chỉ cần khoảng 25-40 tấn heli-3 có thể cung cấp đủ năng lượng cho toàn bộ nước Mỹ trong 1 năm.
Các nhà địa chất cho rằng nền đá cổ giàu uranium của Minnesota đã tạo ra heli trong hàng tỷ năm. Nhiệt và các đứt gãy địa chất lâu đời cho phép khí di chuyển lên phía trên. Các khí mang giàu nitơ đưa heli vào các bẫy khí được bịt kín bởi các lớp đá không thấm. Khác với các mỏ khí tự nhiên truyền thống, khu vực thăm dò hầu như không chứa hydrocarbon. Điều này làm giảm một số rủi ro môi trường nhưng cũng đặt ra các câu hỏi mới về quản lý tại một bang chưa từng có lịch sử khai thác khí thương mại.
Dự án do Pulsar Heli triển khai. Doanh nghiệp cho biết ngay cả sản lượng ở mức khiêm tốn cũng có thể giúp giảm áp lực nguồn cung cho các viện nghiên cứu và các công nghệ mới nổi. Các cơ quan quản lý bang, đại diện bộ lạc bản địa và cộng đồng địa phương đang xem xét tác động của dự án. Quá trình này nhằm cân nhắc giữa lo ngại môi trường và lợi ích kinh tế tiềm năng.
Việc khai thác quy mô lớn hiện vẫn chưa chắc chắn. Tuy nhiên, phát hiện này đặt lại giả định về nơi tồn tại các vật liệu chiến lược siêu hiếm. Nếu các đợt khoan tiếp theo xác nhận trữ lượng có thể khai thác, một nguồn tài nguyên từng được cho là chỉ có trên mặt trăng có thể nằm ngay dưới lòng đất vùng Trung Tây nước Mỹ.
Khánh Linh
Theo Wonderful Engineering
