地球的引力牢牢锁住了大气层,磁场使得大气层不会被猛烈的太阳风刮走,保证地表的水分不会逃逸到空中。
在这样的机制下,地球孕育出了许多生物,并最终进化出了人类。不过近日科学家发现,地球内部正在悄悄泄露着一种气体。虽然泄漏量不大,但由于身份特殊,有着无法比拟的价值,因此引起了科学家的高度关注。
它的名字叫氦-3
在化学元素周期表中排在第二,属于氦气的同位素气体。氦-3性质稳定,无色无味,最重要的是它是极具潜力的清洁能源,如果数量足够,它将会解决人类的能源危机,从根本上改变目前的能源结构。
不过氦-3在地球上十分稀少。我们熟知的氦原子一般是氦-4,它的原子核由两个质子和两个中子组成,地球上绝大部分的氦都是氦-4,占到了地球氦元素的99.99986%。这是因为氦-4的来源十分广泛,除过接收宇宙中的物质外,还可以在地球上自然形成,一些放射性元素在衰变时就会产生大量的氦-4.
虽然都是氦,但氦-3的情况就截然不同。它的原子核相比氦-4少了一个中子,导致它的占比非常低,在地球上仅占了0.000137%。不过在对月球的探测过程中发现,月球的氦-3储量非常多,至少大约有71.5万吨。但以目前的科技来看,要把氦-3从月球开采后再带回地球,其难度和费用都无法想象,因此眼下最重要的还是看看地球上到底有多少可供人们使用。
过去人们认为,地球上的氦-3大约只有几百公斤。这样的储量几乎等同于没有,甚至还不够科学家做实验。但也有人相信地球上也存在着大量氦-3,只不过它保存于地核中,目前我们还没有探测到而已。
美国新墨西哥大学的物理学家彼得.奥尔森也这样认为,于是他带领团队开展了一系列的研究,结果有了惊人的发现:地球内部竟然在不停的向外泄露氦-3。
经过计算,地球每年大约会泄露2000克的氦-3,泄露的量并不多,但这意味着地球内部可能有更多的氦-3,另一方面,这还为科学家研究地球起源提供了重要的线索。
现在的理论认为,太阳系诞生于一片原始星云。星云中的物质在引力的作用下凝聚形成了太阳,剩余的物质以同样的方式形成了太阳系的其他行星及其他小天体。
如今在地核发现的氦-3进一步证实了太阳系的来源。这意味着星云地球在凝聚过程中,一部分氦-3也成为了地球的一部分,随着地壳冷却,它们就被封印在了地核。
为了更好的还原这一事件,彼得.奥尔森对地球演化过程中氦的含量进行了模拟。
他们从原始星云开始,首先是地球通过引力将周围的物质凝聚在一起,其中就包括氦-3,形成了最初的原始地球。随后一颗名为忒伊亚的行星撞向地球,地球和忒伊亚合二为一,撞击的碎片逃逸到太空后形成了月球。
这样的撞击改变了地球内部氦-3的命运。由于撞击过于猛烈,导致地幔大部分被融化,许多氦因此逃逸了出去。但地核相对来说具有更强的撞击抵抗力,因此地核深处得以保留下来一部分氦-3.
尽管它们没有随着撞击流失,但它们正在沿着火山脊系统从地核中泄露,也因此被科学家注意到。根据模拟,彼得.奥尔森认为,地核中应该还有一部分氦-3,不过含量可能远比不上月球。那么为什么从地球中诞生的月球氦-3的含量如此之多?
这其实恰好得益于月球没有磁场
氦-3很难在行星自然环境下出现,但太阳内部却一直在生产。太阳中的氦-3会通过太阳的辐射层和对流层来到太阳表面,并在太阳风的高速带电粒子流中冲向星际空间。月球由于自身没有磁场保护,所以会遭到太阳风的猛烈轰击。
因此月球就像收集器一样,在40亿年间收集着太阳的氦-3,其间有2亿-5亿吨氦-3粒子被打在月表10-50米深的土壤内。而地球有磁场保护,大部分太阳风会沿着地球磁力线慢慢扩散,一小部分会被大气层俘获,最终也会消失,氦-3自然也无法在地球留存。
就目前来看,氦-3仍然是最佳的清洁能源
利用氚和氦-3的热核聚变反应,一公斤的氦-3就能产生10000千瓦的电,10吨的氦-3就能满足我国一年的能源需求。
完善技术以后,月球上的氦-3储量足以为人类提供一万年能源需要的燃料,对人类社会将产生重大影响。相信在各国科研人员的不断努力下,从月球开采氦-3实现人类能源解放的梦想总有一天会实现。