بحران کمبود هلیوم؛ آیا آینده دومین عنصر فراوان کیهان در اعماق زمین نهفته است؟

زومیت/ جهان با کمبود شدید هلیوم روبرو است، اما کشف مخازن عظیم و پاک در اعماق زمین، امیدی برای نجات صنایع پیشرفته و کاهش ردپای کربنی این عنصر حیاتی است.

نخستین کشف هلیوم در سال ۱۹۰۳ در یک چاه گاز طبیعی در کانزاس رخ داد؛ جایی که انتظار شعله‌ی عظیم متان می‌رفت، اما گاز اشتعال‌ناپذیر حاوی ۲ درصد هلیوم بود. هلیوم، دومین عنصر فراوان در کیهان، روی زمین کمیاب و تجدیدناپذیر است.

امروزه، افزایش تقاضا برای هلیوم به کمبود جهانی منجر شده است. تولید کنونی هلیوم به‌طور انحصاری به‌عنوان محصول جانبی و در کنار گاز طبیعی (متان) صورت می‌گیرد که یک ردپای کربنی عظیم دارد و همچنین، عرضه‌ی آن را تحت کنترل چند کشور محدود قرار داده است.

کشفیات پیشگامانه مخازن هلیوم اولیه و «عاری از کربن» در سال‌های اخیر، به آغاز جنبش هلیومی برای اکتشاف در مناطقی مانند تانزانیا، گرینلند و مینه‌سوتا منجر شده است که نخستین کشف بزرگ آن در سال ۲۰۱۶ در حوضه‌ی ریوکا رافت در تانزانیا بود.

برای تشکیل مخازن هلیوم عاری از هیدروکربن، پنج شرط کلیدی زمین‌شناختی ضروری است: وجود سنگ‌های گرانیتی حاوی اورانیوم و توریم با قدمت میلیارد ساله، وجود حرارت برای آزادسازی هلیوم از شبکه معدنی، حضور نیتروژن برای انتقال گاز به سمت بالا و وجود سنگ‌های پوششی نفوذناپذیر روی سنگ‌های مخزن متخلخل.

با وجود امید به منابع جدید، متخصصان تأکید می‌کنند که افزایش عرضه تنها راه‌حلی موقت است، زیرا هلیوم تجدیدپذیر نیست. راه‌حل دائمی برای عبور از کمبودهای آینده، نه استخراج بیشتر، بلکه تمرکز بر ابداع فناوری‌های بازیابی و بازیافت هلیوم و کاهش وابستگی جهانی به این عنصر حیاتی است.

در سال ۱۹۰۳، مردم شهر کوچک دکستر در کانزاس، از ایالت‌های آمریکا، برای جشنی بزرگ گرد هم آمده بودند: روشن‌کردن شعله‌ی یک چاه گاز طبیعی تازه حفرشده. مسئولان وعده‌ی «ستونی عظیم از آتش» را داده بودند. اما وقتی یک کپه‌ی یونجه‌ی مشتعل را به سمت دهانه‌ی چاه غلتاندند، هیچ اتفاقی نیفتاد.

شعله در کمال ناباوری خاموش شد. دو سال بعد، تحلیل‌ها نشان داد که گاز این چاه عمدتاً نیتروژن اشتعال‌ناپذیر بود و تنها بخش کوچکی از آن را متان تشکیل می‌داد. اما در میان این گاز بی‌فایده، نزدیک به دو درصد از عنصری بی‌رنگ، بی‌بو و گریزان وجود داشت که چند دهه قبل کشف شده بود: هلیوم. این نخستین کشف هلیوم در یک میدان گاز طبیعی و آغازی بر داستانی پر فراز و نشیب بود.

هلیوم که پس از هیدروژن فراوان‌ترین عنصر در کیهان است، روی زمین کمیاب و تجدیدناپذیر محسوب می‌شود. این عنصر که محصول جانبی واپاشی رادیواکتیو اورانیوم و توریم در اعماق پوسته زمین طی میلیاردها سال است، با سایر عناصر واکنش نمی‌دهد و عمدتاً در پوسته‌ی زمین انباشته می‌شود. اورانیوم و توریم رادیواکتیو درطول میلیاردها سال وامی‌پاشند و از آنجایی که جایگزینی ذخایر هلیوم زمان بسیار بیشتری نسبت به مصرف آن می‌برد، هلیوم منبعی تجدیدناپذیر است.

کشف دکستر مسیر صنعت هلیوم را هموار کرد؛ صنعتی که در جریان جنگ جهانی اول به سرعت توسعه یافت، زیرا کشورهای درگیر دریافتند هلیوم گزینه‌ای ایمن و مؤثر برای بالون‌ها و کشتی‌های هوایی نظامی است. برخلاف وسایل نقلیه هوایی پر از هیدروژن، نمونه‌های حامل هلیوم در برابر شلیک دشمن منفجر نمی‌شدند. علاوه بر این، ویژگی‌های منحصربه‌فرد هلیوم، به‌ویژه توانایی آن برای تبدیل به حالت مایع در دمای نزدیک صفر مطلق (منفی ۲۷۳٫۱۵ درجه سلسیوس یا منفی ۴۵۹٫۶۷ درجه فارنهایت)، امکان خنک‌کاری قطعات ماشین، مانند موتور و آهنرباها را بهتر از هر عنصر دیگری فراهم می‌کرد.

امروزه هلیوم یکی از اجزای حیاتی خنک‌کننده در رآکتورها، موشک‌ها و تجهیزات تشخیصی پزشکی مانند ام‌آر‌آی است. این گاز فیبر نوری، ابررساناها، رایانه‌های کوانتومی و نیمه‌هادی‌ها را خنک نگه می‌دارد، اما افزایش بی‌سابقه‌ی تقاضا، زنجیره‌ی تأمین را به نهایت ظرفیت رسانده و کمبود جهانی هلیوم بیش از یک دهه ادامه داشته است. استخراج هلیوم همچنین ردپای کربنی عظیمی دارد — تقریباً معادل مصرف سالانه‌ی بریتانیا — زیرا در حال حاضر، به‌طور انحصاری همراه با گاز طبیعی تولید می‌شود.

با این‌حال، در سال‌های اخیر، کشفیات پیشگامانه تغییر اساسی در درک دانشمندان از زمین‌شناسی انباشت هلیوم ایجاد کرده است. پژوهشگران مخازن هلیوم اولیه و «عاری از کربن» را شناسایی کرده‌اند؛ انباشت‌های عظیم گاز با غلظت بالا و بدون متان که می‌توانند صنعت را متحول کنند.

این درک نو، پروژه‌های اکتشافی در چندین منطقه‌ی جهان را به حرکت درآورده است. از یلوستون تا گرینلند و رافت شرق آفریقا، یک «جوشش هلیومی» آغاز شده تا هم کمبود جهانی هلیوم را کاهش دهد و هم اثرات کربنی عظیم استخراج این گاز را محدود کند. توماس آبراهام جیمز، بنیان‌گذار و مدیرعامل شرکت اکتشافی پولسار هلیوم در مصاحبه با نشریه لایوساینس گفت: «شاهد آغاز یک صنعت کاملاً نوین هستیم.»

اما هلیوم تاکنون تنها به عنوان یک محصول جانبی کوچک تولید شده است و معمولاً در مقادیر اندک همراه با گازهای طبیعی، مانند متان، یافت می‌شود.

کریس بالنتاین، استاد ژئوشیمی دانشگاه آکسفورد، می‌گوید: «گازهایی مانند متان و دی‌اکسید‌کربن برای انتقال هلیوم از عمق میانی پوسته‌ی زمین به مناطق کم‌عمق‌تر لازم هستند.»

هلیوم در ۲۵ کیلومتر بالایی پوسته زمین شکل می‌گیرد، زمانی که اورانیوم و توریم طی واپاشی رادیواکتیو به عناصر دیگر تجزیه می‌شوند و ذرات آلفا، یا همان هسته‌های هلیوم، را آزاد می‌کنند. این هسته‌ها با دریافت دو الکترون از اتم‌های اطراف به اتم‌های هلیوم تبدیل می‌شوند و سپس به آرامی حرکت کرده و در آب‌های زیرزمینی تا عمق ۱۶ کیلومتر زیر سطح زمین انباشته می‌شوند.

اما برای اینکه اتم‌های هلیوم به گاز تبدیل شوند، باید به «نقطه حباب» خود برسند؛ یعنی غلظت یک گاز محلول در مایع که برای تشکیل حباب‌های شناور لازم است. هلیوم در آب‌های زیرزمینی به ندرت در مقادیر کافی تجمع می‌یابد تا به این نقطه برسد. بنابراین، گازهای دیگر مانند متان و دی‌اکسید‌کربن معمولاً لازم هستند تا هلیوم را در حباب‌ها محبوس کرده و آن‌ها را به سمت تله‌های زمین‌شناسی هدایت کنند.

تله‌های زمین‌شناسی اغلب میادین گاز طبیعی هستند. اما هلیوم همچنین به دام می‌افتد، زیرا میادین گاز طبیعی اغلب مهروموم‌های قدرتمندی دارند.

مخازن گاز طبیعی زیر لایه‌های سنگ‌های ریزدانه «کپ» و مواد معدنی شکل می‌گیرند. به گفته‌ی جان گلیواس، استاد انرژی زمین، ذخیره‌ی کربن و مهندسی در دانشگاه دورهام، هلیوم و گاز طبیعی زیر لایه‌ای ضخیم از نمک محبوس شده‌اند که مهروموم کاملی ایجاد می‌کند.

با این‌حال، در بسیاری از نقاط، هیچ مخزن کاملاً بسته‌ای برای نگهداری هلیوم وجود ندارد و این گاز به تدریج به جو فرار می‌کند. گلیواس تأکید می‌کند: «تمام سیستم‌ها نشتی دارند.» بنابراین، در بیشتر مناطقی که سنگ‌های تولیدکننده هلیوم حضور دارند، مقداری از این گاز به بیرون منتشر می‌شود و با استفاده از ابزاری حساس، می‌توان آن را ردیابی کرد.

ارتباط هلیوم با گاز طبیعی به این معناست که شرکت‌ها می‌توانند هر دو را همزمان استخراج کنند، اما این روش معایب بزرگی دارد. صنعت هلیوم، حتی بدون تولید مستقیم دی‌اکسیدکربن، سالانه حدود ۳۵۰ میلیون تن کربن «غیرمستقیم» تولید می‌کند. به عبارت دیگر، استخراج همزمان هلیوم و گاز طبیعی اثر بسیار سنگینی بر محیط‌زیست دارد. برای مثال، ایران به‌عنوان یکی از تولیدکنندگان بزرگ گاز طبیعی، بخشی از این تأثیر محیط‌زیستی را به‌طور غیرمستقیم تجربه می‌کند.

دومین نکته منفی این است که کشورهای دارای ذخایر گاز طبیعی و شرکت‌های حفاری این ذخایر، کنترل عرضه‌ی جهانی هلیوم را در دست دارند. ایالات متحده زمانی تولیدکننده‌ی غالب بود، اما قطر در سال ۲۰۲۲ پیشتاز شد. الجزایر و روسیه نیز از دیگر پیشروها در تولید هلیوم هستند و همین تمرکز تولید، نگرانی‌های جهانی را افزایش می‌دهد. ایران هم با داشتن ذخایر گاز طبیعی چشمگیر، پتانسیل تأثیرگذاری بر بازار هلیوم را دارد و می‌تواند نقش مهمی در عرضه‌ی این گاز ایفا کند.

اما بزرگ‌ترین مشکل استخراج هلیوم این است که گاز طبیعی تنها مقادیر اندکی هلیوم دارد. برای مثال، در ایالات متحده، حد پایین سودآور برای جداسازی هلیوم از گاز طبیعی ۰٫۳ درصد است، اما برخی کشورها با روش‌های تولید و حمل‌و‌نقل متفاوت، آستانه‌ی بسیار پایین‌تری دارند. برای مثال، میدان گازی هاسی رمل در الجزایر ۰٫۱۹ درصد هلیوم و ذخایر گنبد شمالی قطر ۰٫۰۴ درصد هلیوم دارند، با این‌حال هر دو کشور هلیوم را از این محل‌ها استخراج می‌کنند.

کشفیات پیشگامانه در آفریقا

داده‌ها نشان می‌دهند که تنها حدود یک در شش مخزن گاز طبیعی در ایالات متحده غلظت هلیوم بالاتر از ۰٫۳ درصد دارد و سطوح بالاتر از ۷ درصد بسیار نادرند، به این معنا که غلظت‌های اقتصادی هلیوم در ایالات متحده استثنا هستند.

این روند در سایر کشورها نیز مشابه است. بنابراین، وقتی پژوهشگران در سال ۲۰۱۶ یک مخزن گاز نیتروژن حاوی تا ۱۰٫۴ درصد هلیوم در تانزانیا یافتند، شگفت‌زده شدند. این گاز در حوضه‌ی ریوکا رافت از زمین به شکل حباب خارج می‌شد که بر روی یک مرز صفحه‌ای واگرا به نام رافت شرق آفریقا قرار دارد.

نکته‌ی مهم این است که حوضه‌ی ریوکا رافت هیچ مخزن گاز طبیعی یا هیدروکربن دیگری ندارد. این نخستین کشف بزرگ تأییدشده از مخزن هلیوم عاری از هیدروکربن بود و به سرآغازی برای جستجوی جهانی برای یافتن مخازن مشابه تبدیل شد.

بالنتاین، گلیواس و آبراهام جیمز از اعضای تیمی بودند که این کشف را در تانزانیا ثبت کردند. گلیواس می‌گوید: «روش ما اساساً مشابه آن چیزی است که هر کاوشگر نفتی استفاده می‌کند. ما به دنبال تراوش‌ها رفتیم.» تراوش‌های هلیوم همه‌جا هستند، اما یافتن آن‌ها پیچیده‌تر از نفت است، زیرا هلیوم بی‌رنگ، بی‌بو و معمولاً در غلظت‌های پایین وجود دارد. 

از آن زمان به بعد، پژوهشگران و شرکت‌های اکتشافی تلاش کردند مشخص کنند آیا تراوش‌های هلیوم شناخته‌شده به مخازن عاری از هیدروکربن با غلظت‌های بالا منتهی می‌شوند یا خیر. به‌عنوان مثال، در سال ۲۰۲۱، شرکت پولسار هلیوم زمینی در نزدیکی ببیت در مینه‌سوتا خرید، جایی که شرکتی در جستجوی نیکل پیشتر گازی با غلظت بالای هلیوم یافته بود. پولسار هلیوم در اوایل سال ۲۰۲۴ چاهی به عمق ۶۷۰ متر حفر کرد و یک مخزن عظیم گاز با غلظت هلیوم تا ۱۴٫۵ درصد یافت؛ یعنی بالاترین سطحی که تاکنون در آمریکای شمالی مشاهده شده است.

دی‌اکسید کربن پس از تصفیه، کاربردهای فراوانی خواهد داشت.

کشف این منبع گازی از منظر علمی حائز اهمیت است؛ زیرا برخلاف بسیاری از میادین معمول، در این مخزن هیچ گاز طبیعی وجود ندارد. همین ویژگی سبب شده است تا این محل به‌عنوان یک انباشت اولیه هلیوم طبقه‌بندی شود. گازهای دیگری که در کنار هلیوم در این مخزن شناسایی شدند، شامل نیتروژن و دی‌اکسید‌کربن بودند.

غلظت دی‌اکسیدکربن کشف‌شده در این منبع گازی، رقمی بسیار بالا و بیش از ۷۰ درصد را نشان می‌دهد. در حالی که وجود دی‌اکسیدکربن با این حجم بالا معمولاً یک چالش هزینه‌بر در فرآیند استخراج و خالص‌سازی محسوب می‌شود، شرکت بهره‌بردار این ترکیب را نه یک مشکل، بلکه یک فرصت طلایی می‌بیند. دیدگاه شرکت بر این اساس استوار است که گاز خالص کافی برای مصارف صنعتی و عمومی وجود دارد. این دی‌اکسید کربن پس از تصفیه، برای تولید نوشیدنی‌های گازدار، تصفیه آب، نگهداری غذا و همچنین در مصارف پزشکی کاربرد فراوانی خواهد داشت.

زمین‌شناسی منحصر به فرد ذخایر هلیوم

هرچه تعداد بیشتری از مخازن هلیوم عاری از هیدروکربن کشف شود، دانش ما درباره‌ی شرایط زمین‌شناختی و فرآیندهای تشکیل‌دهنده این ذخایر ارزشمند افزایش می‌یابد. بلافاصله پس از کشف مهم در تانزانیا، زمین‌شناسان توانستند پنج شرط کلیدی را که برای شکل‌گیری انباشت هلیوم بدون حضور هیدروکربن‌ها ضروری هستند، شناسایی کنند:

۱. وجود سنگ‌های مولد هلیوم در عمق

نخستین شرط این است که منطقه باید دارای سنگ‌های تولیدکننده هلیوم در اعماق زمین باشد. بهترین منابع هلیوم، سنگ‌هایی هستند که حاوی عناصر اورانیوم و توریم باشند و معمولاً از مواد معدنی بلوری تشکیل شده‌اند.

به گفته‌ی تیم پژوهش در مقاله‌ای که در سال ۲۰۲۴ منتشر شد، سنگ‌های بلوری طی فرآیندی که در آن به‌آرامی از ماگما در زیر زمین سرد می‌شوند، شکل می‌گیرند. این فرآیند باعث تمرکز اورانیوم و توریم رادیواکتیو در ساختار آن‌ها می‌شود. گرانیت به‌عنوان یکی از بهترین منابع تولیدکننده هلیوم شناخته می‌شود.

۲. عمر طولانی سنگ‌های منبع

دومین شرط ایده‌آل این است که سنگ‌های منبع، باید صدها میلیون تا میلیاردها سال قدمت داشته باشند. دلیل این امر به نیمه‌عمر طولانی نسخه‌های رادیواکتیو اورانیوم (۴٫۵ میلیارد سال) و توریم (۱۴ میلیارد سال) برمی‌گردد که با واپاشی خود ذرات آلفا (که همان هسته اتم هلیوم هستند) تولید می‌کنند.

بنابراین، برای اینکه مقدار کافی هلیوم برای پرکردن یک مخزن بزرگ جمع‌آوری شود، نیاز به یک بازه زمانی میلیون‌ها ساله داریم.

۳. حرارت برای آزادسازی گاز

سومین معیار برای تشکیل یک مخزن هلیوم خالص، وجود منبع گرما در اطراف سنگ‌های منبع است. هلیوم معمولاً درون ساختار شبکه معدنی سنگ‌ها مسدود و به‌نوعی یخ‌زده است و امکان تبادل مولکولی با محیط پیرامون را ندارد.

برای اینکه هلیوم از این ساختار آزاد شود، دما باید از «دمای بسته‌شدن» آن معدن فراتر رود؛ یعنی دمایی که در آن شبکه معدنی باز می‌شود و امکان حرکت مولکول‌های هلیوم فراهم می‌گردد. این دما بسته به نوع کانی متفاوت است، اما برای یکی از رایج‌ترین مواد معدنی حاوی هلیوم، می‌تواند بالای ۷۰ درجه سلسیوس باشد.

منبع حرارت اغلب فعالیت‌های آتشفشانی یا حرارت زمین‌گرمایی است. به همین دلیل، مخازن هلیوم عاری از هیدروکربن معمولاً در مناطقی شکل می‌گیرند که در گذشته یا حال، دارای فعالیت آتشفشانی بوده‌اند.

برای نمونه، در زیر حوضه ریوکا رافت در آفریقای شرقی، قاره آفریقا در حال شکافتن است و ماگما به سمت سطح زمین می‌آید. به‌طور مشابه، محل اکتشاف پولسار هلیوم در مینه‌سوتا، بر روی یک شکاف باستانی در پوسته آمریکای شمالی به نام سیستم ریفت میدکانتیننت قرار گرفته است. این سیستم ریفت حدود ۱٫۱ میلیارد سال پیش تشکیل و سپس دچار شکستگی شد و برای حدود ۱۰۰ هزار سال فعالیت آتشفشانی شدید را تجربه کرد.

۴. وجود نیتروژن در آب‌های زیرزمینی

چهارمین شرط، وجود گاز نیتروژن در آب‌های زیرزمینی است. حباب‌های نیتروژن مانند حباب‌های متان یا دی‌اکسیدکربن عمل کرده و می‌توانند هلیوم را با خود به سمت بالا منتقل کنند، با این تفاوت که نیتروژن یک گاز گلخانه‌ای نیست و فرآیند انتقال را بدون این آلاینده‌ها انجام می‌دهد.

۵. سنگ‌های پوششی نفوذناپذیر و سنگ‌های مخزن متخلخل

پنجمین و آخرین شرط، وجود دو لایه سنگی کلیدی است:

سنگ‌های کپ یا پوششی: این سنگ‌ها باید نسبتاً هوابند (نفوذناپذیر) باشند و نزدیک سطح، دقیقاً بالای سنگ‌های تولیدکننده هلیوم قرار بگیرند. هنگامی که نیتروژن به نقطه حباب خود می‌رسد، هلیوم را به دام انداخته و آن را به بالا منتقل می‌کند تا زمانی که گازها یا به اتمسفر فرار کنند یا در مخزن حبس شوند. برای وقوع حبس، سنگ‌های پوششی باید یک مهر و موم کاملاً غیرقابل نفوذ ایجاد کنند.

سنگ‌های مخزن: سنگ‌های پوششی باید روی سنگ‌های مخزن قرار بگیرند؛ این سنگ‌ها باید متخلخل و شکسته باشند تا بتوانند گاز منتقل شده را به‌خوبی در خود ذخیره کنند.

سرعت رشد و ماندگاری مخزن

سرعت رشد یک مخزن نیز به دو عامل بستگی دارد: نرخ ورود گاز از لایه‌های پایین و میزان فرار آن از طریق ترک‌ها یا شکستگی‌های مهر و موم. هرچه هلیوم بیشتری وارد مخزن شود و کمتر از مهر و موم فرار کند، انباشت بزرگ‌تر خواهد بود.

به عبارت دیگر، وضعیت ایده‌آل این است که در پایین، تخلخل یا شکستگی زیاد برای انتقال گاز وجود داشته باشد و در بالا، سنگ‌ها غیرمتخلخل و یکپارچه باشند.

مخازن هلیومی که دارای مهر و موم‌های کاملاً نفوذناپذیر هستند، می‌توانند گازها را برای دوره‌های طولانی زمین‌شناسی حفظ کنند. به‌عنوان مثال، ارتباط میان مخزن مینه‌سوتا و سیستم ریفت میدکانتیننت نشان می‌دهد که هلیوم برای بیش از ۱٫۱ میلیارد سال در آن محل جمع شده است.

آینده اکتشافات جهانی، از تانزانیا تا هند

شرکت پولسار هلیوم اخیراً اعلام کرده است که کار مهندسی لازم برای احداث یک کارخانه‌ی تولید هلیوم در محل اکتشافی خود در مینه‌سوتا را آغاز خواهد کرد؛ یعنی با آغاز تولید داخلی ایالات متحده، این کشور ظرف چند سال آینده می‌تواند نیاز مبرم خود به این گاز حیاتی را پوشش دهد.

هر هلیومی که در گرینلند شرقی تولید شود، به جامعه محلی عرضه خواهد شد.

اوایل سال جاری، این شرکت موفق شد اولین چاه خود را به عمقی بیش از دو برابر افزایش دهد تا به کف مخزن دست یابد و همچنین دومین چاه خود را تا عمق ۱٬۷۱۸ متر حفاری کند. آزمایش‌هایی که در طول تابستان انجام شد، نشان داد که جریان‌های سطحی بالا و غلظت هلیوم ثابت تا ۸ درصد در هر دو چاه وجود دارد.

از آن زمان، پولسار هلیوم چاه دیگری را تا عمق ۱٬۰۶۹ متر حفاری کرده و علاوه بر این، دو چاه دیگر نیز مورد بازگشایی قرار گرفته‌اند تا ارزیابی مخزن کامل‌تر شود.

شرکت پولسار هلیوم علاوه بر مینه‌سوتا، پروژه‌ی هلیوم را در گرینلند شرقی نیز پیش می‌برد که نخستین کشف هلیوم در این جزیره است. مانند مینه‌سوتا، هلیوم گرینلند نیز با هیدروکربن مرتبط نیست. سال گذشته یک مطالعه لرزه‌ای انجام شد که تا حدی برای نقشه‌برداری مخزن به دانشمندان کمک کرد.

محل کشف در گرینلند شرقی، تقریباً ۵ کیلومتر از سکونتگاه ساحلی ایتوکورتورمیت فاصله دارد و برای تولید هلیوم و همچنین انرژی زمین‌گرمایی بسیار امیدبخش است؛ این امر نیز می‌تواند وابستگی سکونتگاه ایتوکورتورمیت به سوخت‌های فسیلی را به میزان چشمگیری کاهش دهد.

نقشه‌برداری‌های انجام‌شده در سال ۲۰۲۴ نشان داد که بخشی از پوسته در آن منطقه، دارای دمای ۱۳۰ درجه سلسیوس و یک مخزن شکسته است که محققان آن را به انتشار گاز در سطح مرتبط کردند. غلظت هلیوم اندازه‌گیری شده در این بخش به ۰٫۸ درصد رسید.

تیم اکتشاف اظهار داشت که هر هلیومی که در گرینلند شرقی تولید شود، به‌احتمال زیاد به جامعه‌ی محلی عرضه خواهد شد. به‌طور مشابه، هلیوم تولیدشده در مینه‌سوتا در داخل ایالات متحده به فروش خواهد رسید تا نیاز بخش‌هایی چون تصویربرداری تشدید مغناطیسی، تولید نیمه‌هادی‌ها و پرتاب‌های فضایی را تأمین کند.

در نیمه‌ی دیگر کره زمین، عملیات اکتشافی در تانزانیا نیز ادامه دارد. در حال حاضر، دو شرکت اکتشافی به نام‌های هلیوم وان گلوبال و نوبل هلیوم در نقاط مختلف حوضه‌ی ریوکا رافت، سطوح هلیوم ۵٫۵ درصد و ۲٫۴۶ درصد را گزارش کرده‌اند. البته این شرکت‌ها هنوز در مراحل ابتدایی اکتشاف هستند.

گلیواس افزود: «هر دو شرکت موفق شده‌اند غلظت‌های بالای هلیوم را در چاه‌هایی که حفر کرده‌اند نشان دهند، اما این چاه‌ها هنوز تصویر واضحی از هندسه و حجم مخزن ارائه نمی‌کنند و ممکن است مخزن نتواند انتظارات پژوهشگران را برآورده کند. آن‌ها می‌توانند بر اساس اطلاعات لرزه‌ای فرضیه‌هایی درباره هندسه انباشت ارائه دهند، اما هنوز چاه‌های کافی حفر نشده تا بتوان با قاطعیت گفت واقعاً همان است.»

عملیات اکتشافی در تانزانیا نیز ادامه دارد

فراتر از تانزانیا، احتمالاً فرصت‌هایی برای اکتشاف هلیوم در منطقه‌ی زمین‌گرمایی باکرسوار تانتلوئی در هند نیز وجود دارد. این منطقه در شرق کشور، در مرز ایالت‌های بنگال غربی و جارکند واقع شده و بر روی سنگ‌های گرانیتی باستانی غنی از اورانیوم قرار دارد که منبع اصلی تولید هلیوم هستند. مطالعات نشان می‌دهد که این منطقه دارای سیستم گسل و شیب حرارتی بالا است که نتیجه‌ی فعالیت‌های تکتونیکی مداوم در امتداد گسل سون نارمادا تاپتی است؛ این شرایط برای انباشت هلیوم بسیار مطلوب است.

در ایالات متحده نیز، محققان در حال بررسی شرایط احتمالی انباشت هلیوم در زیر و اطراف پارک ملی یلوستون هستند. یلوستون در کراتون وایومینگ قرار گرفته است، منطقه‌ای با پوسته و گوشته فوقانی که قدمتی ۳٫۵ میلیارد ساله دارد و حاوی مقادیر زیادی سنگ‌های تولیدکننده هلیوم است.

به دلیل ویژگی‌های زمین‌گرمایی و ساختارهای آتشفشانی متعدد یلوستون، این احتمال وجود دارد که هلیوم در مخازن زیرین یا اطراف پارک جمع شده باشد. با این حال، احتمال بیشتری داده می‌شود که گاز در حال گردش باشد و از طریق شبکه‌ای پیچیده از مسیرهای طبیعی به جو فرار کند.

گلیواس توضیح می‌دهد طی میلیون‌ها یا صدها میلیون سال، هلیوم در منطقه‌ای که یلوستون قرار دارد تجمع یافته و در پنج میلیون سال اخیر، ابرآتشفشان زیرین آن را به سمت سطح می‌فرستد. این بدان معناست که شانس استخراج هلیوم در این منطقه بسیار پایین است، به‌ویژه به دلیل دمای بسیار بالایی که حفاران با آن مواجه خواهند شد: تا ۱۳۵ درجه سلسیوس. او افزود: «آیا تجهیزات حفاری شما سالم می‌مانند؟ قطعاً نه.»

با این‌حال، گلیواس تأکید کرد که فراتر از یلوستون، حیاتی است که پروژه‌های هلیوم عاری از هیدروکربن موجود، ارزیابی‌های خود را تکمیل کرده و هر چه زودتر گاز را به بازار عرضه کنند، چراکه «نیاز به هلیوم بسیار حیاتی است.»

در همین حال، برخی دانشمندان نیز مسیر دیگری را به‌عنوان راه‌حل بلندمدت پیشنهاد می‌دهد: توسعه‌ی فناوری‌هایی که بتوانند مصرف هلیوم را بازیافت یا کاهش دهند.

راه‌حل نهایی: بازیافت و کاهش مصرف

اکتشافات اخیر، به‌ویژه یافتن مخازن هلیوم عاری از هیدروکربن در مکان‌هایی مانند مینه‌سوتا، گرینلند و تانزانیا، دریچه‌ای جدید رو به تأمین این گاز حیاتی گشوده و دانش ما را درباره زمین‌شناسی تشکیل‌دهنده آن کامل کرده است. منابع جدید، اهمیت استراتژیک بالایی دارند. با این‌حال، تلاش‌های جهانی و منابع تازه‌کشف‌شده، هرچند ارزشمند، تنها راه‌حلی موقت برای پاسخگویی به تقاضای شدید کنونی هستند.

واقعیت مسلم علمی این است که هلیوم، برخلاف بسیاری از مواد دیگر، تجدیدناپذیر است و منابع آن در نهایت محدود هستند. بنابراین، در بلندمدت، تکیه بر استخراج بیشتر نمی‌تواند کمبودهای آتی را به صورت دائمی برطرف سازد. مسیر پایدار و دائمی برای عبور از بحران هلیوم، نه در اعماق زمین، بلکه در پیشرفت‌های فناورانه نهفته است. توسعه سیستم‌های بازیافت پیشرفته و مهندسی روش‌های جایگزین کارآمد که نیاز به این گاز نجیب را کاهش دهند، تنها راهی است که می‌تواند تضمین کند این عنصر با ارزش، برای نسل‌های آینده و کاربردهای حیاتی آن‌ها حفظ شود.