：人类正在轻率地浪费一种重要的、不可再生的资源：氦( 二 )
文章图片
文章图片
根据原行星盘的图解 ， 行星和星子首先形成 ， 当它们形成时会在盘上产生“间隙” 。一旦中央恒星变得足够热 ， 它便开始向周围的原行星系统释放最轻的元素 。像木星和土星这样的行星有足够的引力可以留住氢、氦等较轻的元素 ， 但像地球这样质量较低的行星则做不到 。
氦气比构成地球大气层的所有气体都轻 ， 所以它会上升到外逸层的最顶端：地球大气最稀薄的地方与真空的交界处 。在如此高的海拔的地方 ， 来自阳光或太阳风粒子的强烈反冲足以推动一个氦原子超过它的逃逸速度 ， 使其永远地离开地球 。所以尽管地球是由大量氦元素构成的 ， 但在很久以前氦元素就被大量的喷射出去了 。目前大气中剩下的氦元素含量只有微不足道的0.00052% 。
但相反的是 ， 地球上自然形成氦的地点是在有着最重的元素的地球内部的深处 。
文章图片
文章图片
通过地震学和地球物理学的观测 ， 地球内部的岩层得以被明确定义和理解 。在地壳深处 ， 存在着大量的镭、钍和铀这样的重元素 。它们的放射性衰变产生了大约50%的地球内部热量（另一半来自于重力收缩） ， 也正是这些衰变 ， 在地质时间尺度上增加着地下氦的储备 。
虽然构成地球的大多元素如铁、镍、硅、氧、硫、铅等元素都是稳定的 ， 但也有几个例外 ， 它们在离地核越近的地方含量越多 。镭、钍和铀这类元素的含量虽然只占地球的不到1% ， 却产生了地球内部能量的一半 。
这些元素是通过爱因斯坦的最伟大的方程——产生能量的 。它们的原子核质量非常大 ， 且不稳定 。只要有足够的时间（半衰期） ， 它们就会发生放射性衰变 ， 微小的一部分质量转化为能量 ， 能量可以根据精确地计算出来 。最常见的衰变方式是衰变：发射一个由两个质子和两个中子组成的粒子 。
文章图片
文章图片
衰变是一个较重的原子核放出一个粒子（氦核）的过程 ， 从而产生一个更稳定的结构并且释放能量 。当这种衰变在地下深处发生时 ， 粒子可能会与两个电子重新结合 ， 在足够长的时间内建立起中性氦的储备 。
如果你知道元素周期表 ， 那可能会意识到氦核与一个粒子是相同的 。尽管这些不稳定的原子核多数的半衰期在10亿年或更长 ， 但地球已经有40多亿年的历史了 。在地球深处 ， 这些重元素的衰变意味着我们的星球是一个非常缓慢的氦工厂 。
在人类生命周期的时间尺度上 ， 放射性衰变产生的氦完全可以忽略不计 。地下产生一定的可观质量的氦往往需要数亿年的时间 。它们形成在这些重元素的矿脉沉积的地方 ， 产生巨大的氦地下储存库 。一旦它被提取出来 ， 我们就得再等上几亿年的时间来等这些储存物质自己补充 。
文章图片
文章图片
这是位于德克萨斯州阿马里洛的一个氦提取设备 。任何离开工厂的氦都会飘浮到大气层的顶部 ， 在那儿可能会与阳光相互作用 ， 最后进入星际空间 。
那么 ， 我们要如何管理这项资源呢？答案是：“没有办法 。”当我们对液氦的依赖在日益增加时：医学诊断涉及到的超导磁体的磁场环境 ， 液氦的使用变得更加常见 ， 但我们对地球上不可替代的氦储备却没有长期计划 。国家（美国）氦储备（局？）由于只能再维持两年的大量氦储备而面临被拍卖的风险 。
推荐阅读
- 『』别不信！你的朋友圈，暴露你的隐私
- 「情感倾诉屋」别不信！你的朋友圈，暴露你的隐私
- 「宇宙」假如人类以2000倍的光速飞行，大概需要多久，才可以穿越银河
- []美国科学家发现太阳系边界，竟是一个巨型光球，把人类圈养在其中
- [世界]智能AI未来将全面取代人类世界？对此，你怎么认为的？
- 蚊子@如果蚊子从地球上消失了，会有什么后果？
- #宅女科技范#智能AI未来将全面取代人类世界？对此，你怎么认为的？
- 「斯坦福大学」科技｜AI造福人类 斯坦福“智能马桶”登上《自然》子刊
- 设计星空■征服太空是否会影响人类发展？
- 【世界历史】互联网是人类历史的一段弯路吗？