Question

数十亿年前的原始氦气似乎正在从地球核心泄漏

Answer 1

科学家在一项新研究中报告说，在大爆炸之后形成的古老原始氦正在从地球核心泄漏。

没有理由惊慌。地球并没有像一个悲伤的气球一样放气。这确实意味着地球是在太阳星云内部形成的——太阳星云是孕育太阳的分子云，这是关于我们星球诞生的一个长期悬而未决的细节。

它还表明，其他原始气体可能正在从地球核心泄漏到地幔中，这反过来可能会产生有关太阳星云成分的信息。

地球上的氦有两种稳定同位素。到目前为止，最常见的是氦 4，其原子核包含两个质子和两个中子。Helium-4 占地球上所有氦气的 99.99986%。

另一种稳定同位素仅占地球氦的 0.000137%，是氦 3，具有两个质子和一个中子。

Helium-4 主要是地球上制造的铀和钍放射性衰变的产物。相比之下，氦 3 大多是原始的，形成于大爆炸之后的瞬间，但它也可以由氚的放射性衰变产生。

已检测到氦 3 同位素从地球内部泄漏，主要是沿着大洋中部的火山脊系统泄漏，这为我们提供了一个很好的迹象，表明它逃离地壳的速度。

这个速度大约是每年 2,000 克（4.4 磅）：“大约足以填满你办公桌大小的气球，”新墨西哥大学的地球物理学家彼得奥尔森解释道。

“这是大自然的奇迹，也是地球 历史 的线索，地球内部仍然存在大量这种同位素。”

不太清楚的是出处。有多少氦 3 可能从核心出现，而有多少在地幔中。

这将告诉我们同位素的来源。当地球形成时，它是通过积累漂浮在新生太阳周围的尘埃和气体中的物质来实现的。

大量氦 3 可能存在于行星核心内部的唯一方法是它是在一个蓬勃发展的星云中形成的。这意味着，不是在它的郊区，也不是在它消散和吹走的时候。

奥尔森和他的同事、新墨西哥大学的地球化学家 Zachary Sharp 通过模拟地球演化过程中的氦存量进行了调查。首先，在它形成的过程中，原行星积累并吸收了氦气；再大冲击之后。

天文学家认为，这是当一个火星大小的物体撞击一个非常年轻的地球时，将碎片飞入地球轨道，最终重新组合形成月球。

在这个会重新熔化地幔的事件中，锁在地幔中的大部分氦都会丢失。然而，核心更能抵抗冲击，这表明它可能是一个非常有效的储存氦 3 的储存器。

事实上，这正是研究人员发现的。使用当前氦 3 从内部泄漏的速率以及氦同位素行为模型，Olson 和 Sharp 发现可能有 10 太克（10 13克）到 1 拍克（10 15克）的氦—— 3 在我们星球的核心。

这表明这颗行星一定是在一个蓬勃发展的太阳星云内形成的。然而，仍然存在一些不确定性。在地球核心隔离氦 3 的所有条件都得到满足的可能性较低——这意味着同位素的含量可能比研究小组的工作所表明的要少。

然而，我们星球的核心也可能存在丰富的原始氢，这些氢可能与积累氦 3 的过程相同。研究人员说，寻找氢气泄漏的证据有助于验证这些发现。