科学家发现地球内部不断释放一种古老而珍贵的气体

现代人类可以翱翔天际，下潜入海，甚至在遥远的火星上也有人类的探测器在活动。然而，人类对地球内部的真实情况知之甚少，因此科学家们一直试图通过各种方法窥探隐藏在地球内部的秘密。最近，新墨西哥大学的一项研究显示，科学家们发现，一种古老而珍贵的气体正不断地从地球内部释放出来。根据该研究，该气体是一种由氦-3组成的单原子气体。它的珍贵有两个原因：一是氦-3在地球上极为罕见，因为已知氦只有两种稳定的同位素，即氦-3和氦-4。

鉴于地球上氦的稀缺性，氦-3的稀缺性可想而知。注意：氦-3的原子核包含一个中子和两个质子，而氦-4的原子核比氦-3多一个中子。氦-3被认为是理想的核聚变燃料的另一个原因是，它在核聚变反应中释放出大量的能量，而且绝对不释放中子。科学家们发现，这种氦-3来自地球内部，它不断地从海洋底部的洋中脊释放出来，估计每年有2000克氦-3从地球内部逸出。在地球上，只有两个氦-3的来源，其中第一个自地球诞生以来一直是自主的。第二种与宇宙射线有关，具体而言：宇宙射线产生的快中子与地球大气层中的氮-14核心反应，产生碳-12和氚，氚是氢的放射性同位素，发生β衰变，半衰期约为12.43年，氚的核心包含两个中子和一个质子，之后其中一个中子被转化为中子。

衰变后，其中一个中子变成质子，其原子序数增加1，从而衰变为氦-3。由于氦-3的第二个来源非常小，而且只存在于地球的外层，这意味着从地球内部释放的氦-3只能在地球上的生命开始时存在，这非常古老。我们知道，地球的内部结构可以大致分为地壳、地幔和地核，其中地幔和地核被认为是地球内部。为了了解这些珍贵的古代气体有多少来自地幔，有多少来自地核，科学家们根据目前的主流观点进行了模拟研究。根据主流科学观点，太阳系形成于一个巨大的原始星云，被称为太阳星云，它在大约46亿年前因引力作用而坍缩，随着坍缩过程的继续，星云中的物质不断积累，密度越来越大、太阳和星云的残余物逐渐形成了我们太阳系的其他天体，包括地球，这意味着地球内部的氦-3实际上来自太阳星云。

在地球形成后不久大约45.5亿年前，一颗和今天的火星一样大的行星撞上了地球，这导致该行星被粉碎，其致密的内核被纳入地球。月球就这样形成了。建模研究的结果表明，在上述撞击过程中，地球地幔中的氦-3会被大量耗尽，只有地核中的氦-3会被大量保存下来，地核在剩下的时间里会慢慢释放出氦-3，并一直持续到今天。科学家们说，如果这个模型是正确的，那么地球的核心仍然含有大量的氦-3，小到10^12克，大到10^15克，其来源可以追溯到更遥远的过去--宇宙的开始。

根据大爆炸宇宙学，宇宙之初有一次原始核合成，发生在大爆炸后10秒至35分钟之间，在这期间，宇宙产生了大量的氦，包括极小比例的氦-3。在这期间，宇宙产生了大量的氦，包括极小比例的氦-3，它是太阳星云中大部分氦-3的来源。令人惊讶的是，宇宙之初的一种古老而珍贵的气体现在正从地球深处被释放出来，而进一步的研究有望揭示出隐藏在地球深处的更多秘密。