科學(xué)家懷疑地核中存儲(chǔ)著大量罕見氣體——氦-3。
新浪科技訊 北京時(shí)間4月6日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，一項(xiàng)新的建模研究顯示，一種在大爆炸后不久產(chǎn)生的、極為罕見的氦氣正在從地球的金屬地核中向外泄漏。
這類氦氣名叫氦-3。宇宙中的絕大部分氦-3都是在138億年前大爆炸發(fā)生后不久時(shí)形成的，其中一部分與其它氣體和塵埃一起，成為了太陽(yáng)星云的一部分。太陽(yáng)星云是一團(tuán)體積巨大、不斷旋轉(zhuǎn)的氣體云，被認(rèn)為是太陽(yáng)系的前身。
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，地核中可能儲(chǔ)存有大量氦-3，這進(jìn)一步佐證了地球是在太陽(yáng)星云“生機(jī)勃勃”的內(nèi)部誕生、而非在其外圍或萎縮期形成。
氦-3是“自然界的奇跡，也是地球歷史的線索，在地球內(nèi)部仍然存在大量這種同位素”。氦-3是氦的同位素，原子核中只有一個(gè)中子，而普通氦中有兩個(gè)。這種氣體極為罕見，僅占地球上所有氦的0.0001%。其生成方式有很多，比如氫的一種罕見放射性同位素——氚的放射性衰變。但由于氦是宇宙中最早存在的元素之一，大多數(shù)氦-3可能還是在大爆炸中形成的。
科學(xué)家已經(jīng)知道，每年約有兩千克氦-3會(huì)從地球內(nèi)部逸散出來(lái)，主要沿板塊交界處的洋中脊系統(tǒng)向外逃逸，這么多氦氣可以填滿一只書桌那么大的氣球。但科學(xué)家并不清楚有多少氦-3來(lái)自地核、多少來(lái)自地幔，也不清楚地球內(nèi)部究竟儲(chǔ)存了多少氦-3。
為弄清這些問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)建立了地球歷史上兩段重要時(shí)期的氦豐度模型：一是地球形成初期，在此期間，地球上的氦仍在逐漸累積；二是月球形成后，期間地球失去了大量氦氣?？茖W(xué)家認(rèn)為，月球是在40億年前某個(gè)火星大小的天體與地球相撞后形成的，這起事件導(dǎo)致地殼融化，致使地球內(nèi)部的氦氣大量流失。
圖為哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝的瀉湖星云。宇宙大爆炸之后，形成了大量氦-3氣體，這些氣體后來(lái)變成了各種星云的一部分，其中一團(tuán)星云后來(lái)形成了我們的太陽(yáng)系。地核中氦-3的儲(chǔ)量說(shuō)明，地球是在一團(tuán)氦-3濃度較高的星云內(nèi)部形成的。
不過(guò)，地球當(dāng)時(shí)并未失去全部氦-3，仍有部分氦-3留在地球內(nèi)部、逐漸向外散逸。地核很適合儲(chǔ)存這種氣體，因?yàn)榕c地球其它部位相比，這部分遭受重大撞擊時(shí)更不容易遭到破壞，而且地核也不參與板塊運(yùn)動(dòng)，不會(huì)在這一過(guò)程中釋放出氦氣。
研究人員將現(xiàn)代氦-3泄漏率與氦同位素的行為模型結(jié)合在一起，計(jì)算結(jié)果顯示，地核中仍有10萬(wàn)億至1千萬(wàn)億克的氦-3，這個(gè)數(shù)字非常龐大，說(shuō)明地球是在該氣體濃度很高的太陽(yáng)星云中形成的，這些“地球形成和演化期間的氣體交換模型說(shuō)明，地核中仍存有大量氦-3，正在不斷向外泄漏”。
不過(guò)，由于這些結(jié)果均通過(guò)建模得出，還不能算板上釘釘?shù)慕Y(jié)論。該團(tuán)隊(duì)做了一系列假設(shè)，例如地球的氦-3是在太陽(yáng)星云內(nèi)部形成時(shí)積累而來(lái)，氦先是進(jìn)入了日后成為地核的金屬中，隨后又有部分離開地核、進(jìn)入了地幔中。除了這些假設(shè)外，還有其它不確定之處，比如太陽(yáng)星云相對(duì)于地球形成速度的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)。因此科學(xué)家表示，地核中實(shí)際的氦-3含量也許比計(jì)算得出的要少。
但研究人員還希望找到更多證據(jù)來(lái)佐證自己的發(fā)現(xiàn)。比如說(shuō)，假如能在地核中找到其它由星云創(chuàng)造而成的氣體（比如氫氣），在與氦-3相同的地點(diǎn)、以氦-3相同的速度向外泄漏，就能說(shuō)明這些氦-3的確來(lái)源于地核，但未解之謎仍比確定之處多得多。