Pour la première fois, des travaux ont démontré l’existence d’une augmentation de long terme quant à la teneur de l’atmosphère en hélium. Les résultats ont été publiés dans la revue Nature Geoscience le 9 mai dernier.

Si l’hélium (He) constitue le second gaz le plus abondant dans l’Univers après l’hydrogène, il est peu présent dans l’atmosphère de la Terre. Sa concentration avoisine les 5 ppm (parties par million), ce qui le place néanmoins devant d’autres gaz emblématiques comme le méthane. Or, selon les travaux d’un groupe de chercheurs de la Scripps Institution of Oceanography (Californie), ce niveau ne fait qu’augmenter depuis cinquante ans.

Mise en évidence d’une hausse de la concentration en hélium

Selon les résultats obtenus par les scientifiques, l’élévation de la teneur de l’atmosphère en hélium est une conséquence directe de l’utilisation des combustibles fossiles que sont le pétrole, le charbon et le gaz naturel. En effet, ceux-ci ont emmagasiné de petites quantités d’hélium au fil des millions d’années, plus précisément d’hélium-4, un isotope issu de la radioactivité des matériaux présents dans la croûte et le manteau terrestres.

Les mesures effectuées par les chercheurs ont porté sur 46 échantillons d’air prélevés aux quatre coins du globe entre 1976 et 2020. Elles ont montré que la concentration de l’atmosphère en hélium s’accroît d’environ 40 milliards de moles par an, en moyenne sur la période. Il s’agit de la première étude à avoir mis en évidence cette augmentation et à l’avoir quantifiée.

hélium

Rapport de mélange des différents gaz atmosphériques dans un air dépourvu de vapeur d’eau. Crédits : Atmospheric Chemistry Modeling Group / Harvard University.

Une mesure indirecte de la consommation d’énergies fossiles

Les chercheurs ont eu recours à des instruments à la pointe de la technologie, en particulier à un spectromètre de masse de très haute précision. En mesurant le rapport entre les quantités d’hélium et d’azote moléculaire contenues dans les échantillons d’air, ils ont pu déterminer les variations, faibles, mais révélatrices de sa concentration moyenne dans l’atmosphère.

Ce rapport constitue une méthode additionnelle permettant d’évaluer la quantité d’énergies fossiles utilisées par l’humanité au fil des années. L’étude a également des implications vis-à-vis de notre compréhension des sources et des puits en hélium-3, un isotope rare. En effet, l’hélium-4 et l’hélium-3 tendent à évoluer de concert. Autrement dit, ce dernier doit également connaître une hausse.

« Nous ne savons pas avec certitude, mais je me demande s’il n’y a pas plus d’hélium-3 qui sort de la Terre que nous ne le pensions auparavant et qui pourrait peut-être être récolté pour alimenter nos réacteurs à fusion nucléaire à l’avenir », relate Benjamin Birner, auteur principal de l’étude. Cet isotope âprement recherché par les industries nucléaire et cryogénique serait ainsi plus abondant que prévu.