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地球漏气了?一种古老且稀有的气体,正源源不断地从地球深处释出

 艾牛科普君 2023-11-07 发布于福建

地球漏气了!这消息确实让人十分诧异,因为地球又不是气球,而是一颗岩石固态行星,除过表面的大气层外,地球内部主要是由固态物质以及部分液态物质构成,从外到内主要分为地壳、地幔和地核这三大圈层。地球内部越靠近地心的位置,压力与密度通常就越大,几乎不可能存在多少气体。那地球漏气是哪里漏了,气体又是从哪里来的?

其实,所谓漏气,只是科学家发现有一种宇宙大爆炸后形成的氦3 气体正源源不断地从地核向外部泄漏,量并不大。这并不是什么多么了不得的大事,只是一些媒体为了吸引眼球,起了一个比较劲爆、夸张的标题罢了。

说到这儿了,地球大气层中的气体倒是在不断逃逸到太空。处于大气层边缘的大气,受到的地球引力非常小,而那里的空气粒子运动速度又非常高,所以每年估计有几十万吨大气流失到太空中。尽管大气层的气体在不断逃逸,但这一点损失与整个地球大气的质量相比微不足道,我们不用担心大气层会因此变得稀薄而对人类生存造成什么影响。

发表在《自然》杂志上的论文显示,科学家在加拿大巴芬岛的火山岩里检测到了“惊人数量”的稀有氦同位素——氦3,从而为“惰性气体氦3正在从地球内部向外泄漏”提供了有力证据。

事实上,早在2022年3月,美国新墨西哥大学的一个研究团队就发现,地球大洋底部的洋中脊会释放出氦3气体,并认为这些氦3应该是来自于地球深处,现在新的证据进一步巩固了这一推测。

氦3 是一种稀有气体元素氦的同位素,它的原子核由两个质子和一个中子组成。氦3 在地球上的含量非常低,它在自然氦气中的原子丰度仅为0.000137%。地球上氦3的含量非常少,据测算全世界总储量不超过100千克。

太阳风中含有一定量的氦3原子,不过受地球大气层与磁场的阻挡作用,太阳风中的氦3原子很难抵达地球。目前地球上的氦3存量,是宇宙射线中的高能粒子轰击地球大气产生,还有一部分氦3是由核弹头中的氚核通过β衰变产生,以及地球形成初期所捕获保留在地球深处。

科学家表示,地球深处所保留的氦3,大部分都来自宇宙诞生之初的“原初核合成”,在那一短暂时期,宇宙中合成了大量的氦元素,其中就含有一部分氦3,还有一少部分来自于那些古老恒星的核聚变反应,总之地球内部的氦3真的非常古老。

据科学家推测,在地球诞生之初,那时地球内部的氦3比现在多得多,不过经过40多亿年的泄漏,目前仅地核内还有一小部分氦3。

氦3 的化学性质非常稳定,不会与其他元素发生化学反应。氦3 的主要用途是作为核聚变反应堆的燃料。核聚变是一种将两个轻原子核结合成一个重原子核的过程,这种过程会释放出大量的能量。氦3 是一种非常理想的核聚变燃料,因为它的反应产物是无放射性的氦4 和质子,不会产生放射性废物。

然而,由于地球上的氦3 十分稀有,获取成本高,因此科学家们正在研究其他方法来获取氦3,例如从月球土壤中开采氦3。据月球探测的结果,由于太阳风长驱直入,日积月累下月球上的氦3含量估计在100万吨以上。

既然氦3正源源不断地从地球深处释放出来,那么人类能够对其加以利用吗?事实上,根本没有利用价值,因为量并不是太多,并且极为分散,收集成本太高。

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