İnsanların bildiği en garip elementlerden biri kuşkusuz helyumdur. Sesinizin gıcırtılı çıkmasına sebep olan ve balonları uçurmamızı sağlayan helyum gazıdır. Ama hepsi bu kadar değil elbette. Helyumun ilginç bir yanı da yıldızların sımsıcak kalplerinde doğmasına rağmen Dünya’daki en soğuk şey olabilmesi. Helyumu gazdan sıvıya dönüştürmek için onu -268,9 derece olan kaynama noktasının altına kadar soğutmak gerekiyor. Helyum en çok mevcut olan ikinci elementtir. Aslında evrendeki her on atomdan biri helyumdur. Bu kadar yaygın olmasına rağmen bu gazı geçen yüzyılda keşfetmiş olmamız da aslında şaşırtıcı bir durumdur. Bu biraz da gazın hafifliği ve kimyasal olarak tepkisiz olması ile alakalıdır.
Helyum, evrendeki en yaygın ikinci elementtir, ancak Dünya’da nispeten nadirdir. Dünyadaki helyum o kadar azdır ki atmosferin sadece % 0,0005’ini doldurmaktadır. Aslında onun anavatanı uzaydır. Helyum yeryüzünde keşfedilmeden önce Güneş’te keşfedilen tek elementtir.
Helyum Gazı Dünyada Nasıl Oluşur?
Şu anda dünyadaki helyum stokları git gide azalıyor. Bu böyle devam ederse, onu kullanarak ürettiğimiz tüm teknolojik cihazların yakın zamanda daha yüksek maliyetlerle karşımıza çıkmaya başlaması olasıdır. Dünya’da helyum gazı, uranyum ve toryum gibi elementlerin doğal radyoaktif bozunmasıyla yeraltının derinliklerinde oluşur. Daha sonra yerkabuğunda bulunan çatlaklardan dünyaya sızar. Ancak diğer elementlerle kolayca birleşmez. Böylece helyum yüzeye ulaştığında, Dünya’nın yerçekiminden kolayca kaçar.
Gezegenden yalnızca helyum fiziksel olarak kaybolur ve geri dönüşümü mümkün değildir. Bu nedenle Helyum gazı, Dünya’dan kaçan ve uzaya çıkan tek element olarak bilinir. Henüz atmosferdeki helyumu kullanmaya başlamadık; mevcut ihtiyaçlar stoklardan karşılanıyor. Ama bu stokların tükenmesi, uzmanların öngörüsüyle, helyum fiyatlarının 10 bin kat artmasına sebep olabilir. İşte o zaman atmosferdeki helyumu kullanmak zorunda kalabiliriz.
Savaş ve Helyum
Birinci Dünya Savaşı sırasında, havacılık henüz emekleme aşamasındaydı. Bu dönemde zeplinler son teknoloji savaş silahlarıydı. Ancak zeplinlerin tehlikeli bir özelliği vardı: Oldukça yanıcı hidrojenle doldurulmuşlardı. Bu esnada, Kansas gibi yerlerde doğal gaz alanlarında büyük helyum yatakları keşfedildi. Helyum gazı yanıcı bir gaz değildi ve zeplinlerde kullanmak için ideal özelliklere sahipti. Ancak helyum savaş sona ermeden önce kullanılmadı. ABD savaştan sonra dünyanın helyum tedarikini kontrol etmeye devam etti. 20. yüzyıl boyunca ABD dünyanın en büyük helyum tedarikçisiydi ve askeri balonlarda kullanılmak üzere helyum stokluyordu. Teksas’taki eski bir gaz sahası, yaklaşık 3 milyar uçan balona yetecek kadar helyum barındırıyor. Ancak ABD 2023’te stokların tükeneceğini tahmin ediyor.
Görselde, ABD Donanmasına ait zeplin Akron, 1931’de uçarken görülüyor. Bu zeplin, iki yıl sonra, kötü hava koşullarından dolayı düşerek 73 kişinin ölümüne neden olmuştu.
Helyum, Ay’a Ayak Basmamız İçin de Gerekliydi.
Bir roket temelde iki çok büyük tanktan oluşur. Bir tankta yakıt, diğerinde ise oksitleyici, genellikle oksijen bulunur. Yakıt ve oksitleyici tanklardan dışarı akarken, arkalarında bir vakum bırakırlar. Bu vakum yakıtın akmasını durdurabilir. Çözüm, yakıtı dışarı itmek için başka bir gaz enjekte etmektir. Bu gaz hafif olmalıdır. Aynı zamanda fazla yer kaplamamalı ve tepkimeye girmemeli dolayısıyla yakıtla karışmamalıdır. Helyum gazı tüm bunlar için mükemmel bir adaydır. Apollo astronotlarını uzaya taşıyan dev Saturn V roketlerinde helyum gazı kullanılmıştır.
Günümüzde Helyum Gazı Ne İşe yarıyor?
Helyum günümüzde de eğlence sektörünün dışında, geçmiş yüzyıldan farklı özellikleri nedeniyle, talep görmektedir. Bu talep helyumun çok düşük sıcaklıklarda sıvı kalabilmesi ile ilgilidir. Aslında helyumun en bilinen özelliği, başka her şeyden daha etkili bir soğutucu olmasıdır. Kaynama sıcaklığı -269 °C kadardır. Bu mutlak sıfıra çok yakındır. Bu nedenle sıvı helyumu pek çok şeyi soğutmak için kullanıyoruz. Aslında helyum hiçbir zaman katı hale geçmeyen yegâne maddedir. Manyetik rezonans görüntüleme (MR) cihazlarının içinde dolaşan sıvı helyum sayesinde doktorlar hastaların içini görebilir.
Ayrıca LCD ekranlarda, fiber optik teknolojisinde, roketlerin yakıt tanklarında ve kuantum bilgisayarlarda da helyum gazını kullanıyoruz. CERN’de ve diğer parçacık çarpıştırıcılarında da helyum, soğutucu olarak kullanılıyor. Helyum dolu meteoroloji balonları her gün Dünya’nın üst atmosferine girip bizim için bilgi topluyor.
Helyum fiyatlarındaki sürekli dalgalanma, araştırmacıları gazı nasıl kullandıklarını yeniden düşünmeye zorluyor. Araştırmacılar bu nedenden dolayı, çeşitli önemli alanlardaki araştırmaların azalacağından veya hatta terk edileceğinden endişe duyuyor. Bu nedenle Amerikan Kimya Derneği helyumu “tükenme riski taşıyan bir element” sayıyor ve helyumlu uçan balonların satılmamasını öneriyor. Şimdilik arz boşluğunu doldurmak için Rusya devreye girdi ama yine de helyumun Dünya’da çok yavaş oluştuğunu hatırlamakta fayda var.
Kaynaklar:
- The World Is Constantly Running Out Of Helium. Here’s Why It Matters; Yayınlanma tarihi: 8 Kasım 2019; Bağlantı: https://www.npr.org
- Helium Shortage! What If We Ran Out of Helium? Bağlantı: https://science.howstuffworks.com
Matematiksel
