Proč je na Zemi tak málo helia?

Chemické složení naší planety je následující: 35 % železo, 30 % kyslík, 15 % křemík, 12,5 % hořčík, 2,5 % nikl, 2 % síra a všechny ostatní prvky jen něco přes 3 procenta. Helium v chemickém složení Země nehraje podstatnou roli. Přitom ale Země původně vznikla z obrovského mračna vodíku s příměsí helia.

„Veškeré helium, které jsme tady měli při vzniku planety, nám uteklo. Helium je velmi lehké a denně ho utíkají atmosférou asi 4 tuny. Veškeré helium, které my tady dnes máme, je schováno pod zemí,“ uvedl v Meteoru Jan Havlík z Vysoké školy chemicko-technologické v Praze (VŠCHT).

Země si helium sama vyrábí

Helium v přírodě vzniká přirozeným rozpadem radioaktivních prvků v podzemí. „Radioaktivní prvky se rozpadají tzv. alfa rozpadem, to znamená, že vyzařují tzv. alfa částice, a to není nic jiného než jádro atomu helia,“ vysvětlil Havlík.

„Horniny se postupně nasycují alfa částicemi, které sbírají ve svém okolí elektrony, a tím vzniká plynné helium, které je uloženo v podzemí. Pokud o něj máme zájem, musíme ho nějak dostat ze země ven,“ dodal Havlík.

Helium se nachází i ve vzduchu, ale ve velmi malém množství, což je dáno právě tím, jak je lehké. „Ve vzduchu je přibližně 5 atomů na milion ostatních atomů. Pro představu, když máte třípokojový byt, tak je tam přibližně 1 litr helia,“ popsal Havlík.

Až 10 litrů helia na 1 kg horniny

Helium může vznikat v podzemí všude tam, kde se nacházejí radioaktivní prvky. Hledat je můžeme například v uranu, ve smolinci nebo v monazitovém písku. „Říká se, že některé horniny v každém kg obsahují až 10 litrů helia,“ řekl Havlík.

Uraninit neboli smolinec ze Severní Karoliny z USA|foto:Český rozhlas

„Atomy helia jsou uvězněny uvnitř krystalické mřížky horniny. Teprve poté, co horninu zahřejme třeba na 1000 stupňů, tak helium osvobodíme a ono může utéct. Je to podobné, jako když otevřeme sifonovou lahvičku a z ní unikne množství oxidu uhličitého,“ popsal Havlík.

Kde leží „heliové doly“?

Helium se samostatně netěží, nenajdeme něco jako „heliové doly“. Ze země se helium dostává většinou společně se zemním plynem. Některá naleziště zemního plynu, například ve Spojených státech, obsahují až 7 % helia.

„Po vytěžení se zemní plyn zkapalní, zbytek se pročistí a získá se z něj třeba 95 procent helia,“ vysvětlil Havlík.

Potřeba helia je dnes výrazně větší, než kolik je ho na trhu, jeho cena roste. „Je to vidět i na tom, že například pro pouťové balonky se začalo helium ředit kyslíkem. Je to levnější i bezpečnější, protože helium se nedá dýchat,“ doplnil Jan Havlík.

Do balónků i do rakety

Helium má díky svým unikátním vlastnostem bohaté využití. „Dá se zkapalnit při velmi nízké teplotě, při několika stupních nad absolutní nulou. Navíc velmi dobře přenáší teplo,“ vysvětlil Havlík.

V minulosti se helium využívalo zejména k plnění vzducholodí a pouťových balónků. Dnes se používá pro různé druhy chladicích zařízení a také v raketovém průmyslu.

„Heliem se například chladí supravodivé magnety ve výzkumných zařízeních. Právě z důvodů chlazení se využívá i v raketách. K naplnění jedné rakety je potřeba až několik tisíc tun kapalného helia,“ dodal Jan Havlík.

Prvek boha Slunce Hélia

Jak se vůbec podařilo objevit prvek, který běžně není vidět a na Zemi je ho úplné minimum? „To je taková zvláštní kuriozita. Helium bylo dříve než na Zemi poprvé objeveno ve světle Slunce,“ popsal Jan Havlík.

Logo|foto:Český rozhlas

V polovině 19. století se vědci zabývali analýzou spekter slunečního světla. Všimli si v něm určité žluté čáry, ale nevěděli, k jakému prvku ji přiřadit. „Přisoudili ji tedy novému prvku, který pojmenovali podle řeckého boha Slunce, Hélia,“ vysvětlil Havlík.

„O 30 let později se vědcům podařilo rozdělením různých složek vzduchu získat malinkou bublinku plynu, šlo o jakousi směs vzácných plynů a v té směsi opět objevili tu čáru a identifikovali tak, že se jedná o hélium,“ uzavřel Jan Havlík.

Tento i ostatní záznamy pořadu Meteor najdete v našem Archivu pořadů.