Osservando il pianeta Terra, si nota che la maggior parte della sua superficie è coperta da acqua, composta per due terzi da atomi di idrogeno. Nonostante ciò, l’idrogeno rappresenta solo una minima frazione della composizione totale del pianeta.
Le stime più accurate sulla composizione dell’universo rivelano che esso è prevalentemente costituito da materia oscura ed energia oscura, elementi non rilevabili sulla Terra. La materia barionica, quella che possiamo osservare, è composta per tre quarti da idrogeno e per il 23% da elio in termini di massa; le proporzioni cambiano se consideriamo il numero di atomi. Questa distribuzione contrasta nettamente con quella terrestre dove l’elio è tra gli elementi più rari e l’idrogeno costituisce meno dello 0,1% della crosta terrestre.
L’abbondanza di idrogeno nell’universo deriva principalmente dal suo ampio rilascio durante il Big Bang, quando l’universo era un caos di quark e gluoni. Con il passare del tempo, la maggior parte della materia osservabile si stabilizzò in elettroni, protoni e neutroni. Gli elettroni e i protoni si combinarono formando idrogeno; vennero prodotti anche piccole quantità di elio e ancora meno litio.
Gran parte del litio primordiale è stato distrutto all’interno delle stelle che hanno fuso l’idrogeno trasformandolo in elio e successivamente in altri elementi della tavola periodica. Tuttavia, se consideriamo l’universo come una macchina per convertire l’idrogeno in altri elementi chimici, questo processo appare ancora nelle sue fasi iniziali.
Focalizzandosi esclusivamente sulla Terra sembra invece che questa trasformazione sia quasi completata: nei nostri oceani troviamo due parti di idrogeno legate a una parte di ossigeno (oltre ad altri elementali salini come sodio e cloro). L’idrogeno si trova anche nei minerali o legato a molecole organiche come il metano nell’atmosfera; tuttavia rimane un elemento minoritario nella composizione globale del pianeta.
L’elio sulla Terra è estremamente raro tanto che fu scoperto solo quando furono identificate le sue linee spettrali durante un’eclissi solare.
Come tutti i pianeti del sistema solare interno, la Terra si formò da un disco protoplanetario composto principalmente da idrogeno ed elio originati dal Big Bang insieme a material pesanti creatisi nelle generazioni precedenti delle stelle esplose come supernove o kilonove.
Il Sole conserva una composizione simile al disco originario con abbondante presenza d’idrogegno ora parzialmente convertito in elio, mentre i giganti gassosi mantengono grandi quantità sia d’idrogengo sia d’elio grazie alla loro forte gravità; al contrario la Terra non ha potuto trattenere questi gas leggerissimi a causa della sua minore forza gravitazionale aggravata dalla vicinanza al Sole che aumentava ulteriormente le probabilità d’evaporazione atmosferica dei gas leggerissimi nel cosmo circostante.
La rarità dell’elio su terra deriva anche dalla sua natura di gas nobile incapace quasi totalmente d’unirsi ad altri atomoi impedendo così meccanismis efficaci per trattenere questo elemento sul nostro pianeta se non attraversso decadimenti radioattivi profondamente sotterraneii dove può rimanere intrappolato nelle cavità rocciosse.
Nonostante venga comunemente associato ai palloncini festivi, l’elio ha applicazioni crucialii nel settore scientifico, quali refrigerazione degli strumentii scientificii ed apparecchiature MRI fino a temperature molto basse irraggiungibili con alternative come azoto liquido. Le riserve dipendono dall’estrazione dai giacimenti antichi dove queste sono accumulate nel corso dei millenni, spesso estratte come sottoprodotti durante perforazioni metanifere. Ma con la riduzione dell’utilizzo dei combustibili fossili fonti più concentrate potrebbero diventare prioritarie.
L’idrogeno resta comunque più abbondante dell’elio sulla terra poiché forma facilmente composti stabili con altri elementi. Un esempio evidente è rappresentato dal vapor acqueo con un peso molecolar nove volte superiore rispetto alla molecola H2 rendendo così meno probabile la sua fuga nello spazio. Tuttavia gran parte dell’idrogeno presente nei pianeti originari si pensa sia sfuggita già molto tempo fa, specialmente durante impatti violenti capaci di trasformare la superficie planetaria in mari di magma.