科学家发现:地球内部的氦3正在逃逸,每年都有2千克进入太空

睁开一只科技眼 2025-02-27 02:09:27

来源:科技眼

地球的引力稳固地维系着大气层,而磁场则有效阻挡了太阳风的侵蚀,确保地表的水分不会流失到太空之中。

氦-3是一种氦的同位素,在元素周期表中位列第二。它性质稳定、无色无味,最重要的是,它被认为是一种极具潜力的清洁能源。如果储量充足,氦-3有望彻底改变当前的能源结构,解决全球能源危机。

然而,地球上的氦-3极为稀少。通常我们接触到的氦元素主要是氦-4,其原子核由两个质子和两个中子构成,占地球氦元素总量的99.99986%。这是因为氦-4不仅可以通过宇宙物质的输入获得,地球内部的放射性元素衰变也会持续产生大量氦-4。

相比之下,氦-3的情况则完全不同。它的原子核仅有一个中子,因此在地球上的含量极低,仅占氦元素总量的0.000137%。不过,科学家在月球探测中发现,月球上的氦-3储量相当丰富,估计至少有71.5万吨。然而,以当前的科技水平,要将氦-3从月球开采并运送回地球,成本和技术挑战巨大。因此,目前更现实的任务是确认地球上是否存在可利用的氦-3资源。

过去,科学界普遍认为地球上的氦-3总量仅有几百公斤,这个储量甚至不足以支撑基础实验。但有些科学家推测,地球深处,尤其是地核,可能隐藏着大量的氦-3,只是现有技术尚未探测到。

美国新墨西哥大学的物理学家彼得·奥尔森也持这一观点,并带领团队展开了深入研究。他们的研究结果令人惊讶——地球内部正在缓慢泄露氦-3。

经过计算,地球每年约释放出2000克氦-3,尽管这个量并不算多,但它证明了地球内部可能储存着更多的氦-3。同时,这一发现也为研究地球的起源提供了新的线索。

当前的主流理论认为,太阳系诞生于一片原始星云。在引力作用下,星云物质凝聚形成太阳,而剩余的物质则演化为行星及其他小天体。

在地核发现氦-3进一步支持了这一理论。这说明在地球形成初期,一部分氦-3就被封存在地核之中。随着地壳冷却,它们被困于深层结构,直到现在才逐渐泄露出来。

为了更好地理解这一过程,彼得·奥尔森团队模拟了地球演化过程中氦元素的变化。

研究表明,早期地球从原始星云中吸积物质,其中包括氦-3,形成了最初的地球雏形。随后,一颗名为忒伊亚的行星撞击地球,两者合并,而撞击产生的碎片则逐渐形成了月球。

这次撞击极大地改变了地球内部氦-3的分布。强烈的冲击使得地幔大范围熔化,导致大量氦逸散到太空。然而,地核具有更强的抵抗力,因此仍然保留了一部分氦-3。

虽然氦-3没有完全流失,但它们正在沿着火山脊等地质活动区域缓慢泄露,因此才被科学家探测到。奥尔森的研究推测,地核中可能仍存有一定数量的氦-3,但储量远不及月球。

氦-3在一般行星环境中难以自然产生,但太阳内部持续生成这种元素。氦-3在太阳的对流层中被带到表面,并随太阳风向外扩散。由于月球没有磁场屏蔽,它直接暴露在太阳风之下,成为氦-3的天然收集器。

一旦相关技术成熟,月球上储存的氦-3将足以为人类提供长达上万年的能源,彻底改变人类社会的能源格局。随着各国科学家的不断努力,从月球开采氦-3,最终实现能源革命的梦想,或许只是时间问题。

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