什么?地球正在漏氣?是的,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),有一種宇宙大爆炸后形成的氦-3氣體正在源源不斷地從地核當(dāng)中向外部泄漏。
我們關(guān)心的是,地球漏氣會產(chǎn)生什么影響?我們賴以生存的星球會不會像氣球一樣慢慢變小呢?
在元素周期表中,氦元素排在第二位,氦氣是一種無色無味且密度很小的單原子氣體。根據(jù)氦原子核內(nèi)中子數(shù)量的不同,又細(xì)分成多種同位素。
在地球上,絕大多數(shù)的氦原子核都是由兩個質(zhì)子和兩個中子組成的,也就是氦-4 。只有極少部分的氦原子核由兩個質(zhì)子和一個中子組成,稱為氦-3。
那么,地球上的氦-3是從哪兒來的呢?物理學(xué)家告訴我們,宇宙中的絕大部分氦-3都來自于138億年前的宇宙大爆炸。
太陽系是由星云形成的,而星云則是由氣體和塵埃組成的,其中大部分是氫氣,其次是氦氣,還有一些其他金屬和非金屬元素。
地球是在太陽系誕生的過程中應(yīng)運而生的,它不斷吸收星云中的巖石和塵埃,然后擠壓成形。在這個過程中,地球引力將星云中的氣體吸引到自身周圍,漂浮在太陽系中的氦-3也被帶入到地核之中。
從結(jié)構(gòu)上看,地球的內(nèi)部是非常緊密結(jié)實的。地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是一個同心狀圈層構(gòu)造,由地心至地表依次分化為地核、地幔和地殼。如果把地球比做一個雞蛋,那么地核就相當(dāng)于蛋黃,地幔就相當(dāng)于蛋白,地殼就相當(dāng)于蛋殼。
地幔主要由致密的造巖物質(zhì)構(gòu)成,厚度將近2900千米。地殼上層為沉積巖和花崗巖層,下層為玄武巖或輝長巖類組成,平均厚度約17千米。
在這么厚實的層層包裹中,氦-3是如何從地核中泄露出來的呢?科學(xué)家還不得而知。
對于人類來說,氦-3絕對是一種寶貴的能源,因為它可用于核聚變反應(yīng)。
目前主流的核聚變研究是建立在氘氚核燃料基礎(chǔ)上的,這兩種核燃料在地球上的儲量相當(dāng)可觀,而且釋放的能量巨大,所以一直受到科學(xué)家的青睞。
然而,氘氚聚變過程中會釋放出大量的中子,這些中子不帶電荷,無法被磁場約束。同時,這些中子帶有極高的能量,會直接轟擊內(nèi)壁材料,造成內(nèi)壁損傷,帶來嚴(yán)重的安全隱患。
而氦-3卻是一種近乎完美的核燃料,因為氦-3在聚變過程中不會產(chǎn)生中子,所以使用氦-3作為能源時不會產(chǎn)生輻射,更加安全。
除此之外,氦-3還可用于深空探測,為探測器提供持久動力。
唯一可惜的是,地球上的氦-3儲量實在太少了,目前已探明可供人類開采的氦-3只有500公斤左右,根本無法滿足人類的需求。而且隨著人類對氦-3的需求日益增加,這點兒可憐的儲量也正在走向枯竭。
幸運的是,科學(xué)家在月球上發(fā)現(xiàn)了氦-3,預(yù)估儲量至少在100萬噸以上。以目前人類的資源消耗水平來推算,這些儲量足夠人類使用1萬年之久。
美國已經(jīng)制定了一項計劃,打算在月球上建造一個工廠來生產(chǎn)氦-3,以滿足其核聚變能源的需求。
至于氦-3漏氣會不會使地球變小,答案是不會,因為研究發(fā)現(xiàn),地球每年泄露的氦-3只有2公斤左右,這點兒重量對于地球來說根本微不足道。
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