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地球的地核正向外泄漏罕见的原始气体氦-3

时间:2022/4/7 21:50:07 点击:

  核心提示: 科学家怀疑地核中存储着大量罕见气体——氦-3。 新浪科技讯 北京时间4月6日消息,据国外媒体报道,一项新的建模研究显示,一种在大爆炸后不久产生的、极为罕见的氦气正在从地球的金属地核中向...


科学家怀疑地核中存储着大量罕见气体——氦-3。

新浪科技讯 北京时间4月6日消息,据国外媒体报道,一项新的建模研究显示,一种在大爆炸后不久产生的、极为罕见的氦气正在从地球的金属地核中向外泄漏。

这类氦气名叫氦-3。宇宙中的绝大部分氦-3都是在138亿年前大爆炸发生后不久时形成的,其中一部分与其它气体和尘埃一起,成为了太阳星云的一部分。太阳星云是一团体积巨大、不断旋转的气体云,被认为是太阳系的前身。

科学家发现,地核中可能储存有大量氦-3,这进一步佐证了地球是在太阳星云“生机勃勃”的内部诞生、而非在其外围或萎缩期形成。

氦-3是“自然界的奇迹,也是地球历史的线索,在地球内部仍然存在大量这种同位素”。氦-3是氦的同位素,原子核中只有一个中子,而普通氦中有两个。这种气体极为罕见,仅占地球上所有氦的0.0001%。其生成方式有很多,比如氢的一种罕见放射性同位素——氚的放射性衰变。但由于氦是宇宙中最早存在的元素之一,大多数氦-3可能还是在大爆炸中形成的。

科学家已经知道,每年约有两千克氦-3会从地球内部逸散出来,主要沿板块交界处的洋中脊系统向外逃逸,这么多氦气可以填满一只书桌那么大的气球。但科学家并不清楚有多少氦-3来自地核、多少来自地幔,也不清楚地球内部究竟储存了多少氦-3。

为弄清这些问题,研究团队建立了地球历史上两段重要时期的氦丰度模型:一是地球形成初期,在此期间,地球上的氦仍在逐渐累积;二是月球形成后,期间地球失去了大量氦气。科学家认为,月球是在40亿年前某个火星大小的天体与地球相撞后形成的,这起事件导致地壳融化,致使地球内部的氦气大量流失。

图为哈勃望远镜拍摄的泻湖星云。宇宙大爆炸之后,形成了大量氦-3气体,这些气体后来变成了各种星云的一部分,其中一团星云后来形成了我们的太阳系。地核中氦-3的储量说明,地球是在一团氦-3浓度较高的星云内部形成的。

图为哈勃望远镜拍摄的泻湖星云。宇宙大爆炸之后,形成了大量氦-3气体,这些气体后来变成了各种星云的一部分,其中一团星云后来形成了我们的太阳系。地核中氦-3的储量说明,地球是在一团氦-3浓度较高的星云内部形成的。

不过,地球当时并未失去全部氦-3,仍有部分氦-3留在地球内部、逐渐向外散逸。地核很适合储存这种气体,因为与地球其它部位相比,这部分遭受重大撞击时更不容易遭到破坏,而且地核也不参与板块运动,不会在这一过程中释放出氦气。

研究人员将现代氦-3泄漏率与氦同位素的行为模型结合在一起,计算结果显示,地核中仍有10万亿至1千万亿克的氦-3,这个数字非常庞大,说明地球是在该气体浓度很高的太阳星云中形成的,这些“地球形成和演化期间的气体交换模型说明,地核中仍存有大量氦-3,正在不断向外泄漏”。

不过,由于这些结果均通过建模得出,还不能算板上钉钉的结论。该团队做了一系列假设,例如地球的氦-3是在太阳星云内部形成时积累而来,氦先是进入了日后成为地核的金属中,随后又有部分离开地核、进入了地幔中。除了这些假设外,还有其它不确定之处,比如太阳星云相对于地球形成速度的持续时长。因此科学家表示,地核中实际的氦-3含量也许比计算得出的要少。

但研究人员还希望找到更多证据来佐证自己的发现。比如说,假如能在地核中找到其它由星云创造而成的气体(比如氢气),在与氦-3相同的地点、以氦-3相同的速度向外泄漏,就能说明这些氦-3的确来源于地核,但未解之谜仍比确定之处多得多。

作者:不详 来源:网络
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