572阅读
1回复

[猎奇]地球漏气了？一种古老稀有的气体正在释出！各国或将陷入争夺当中 [17P] [复制链接]

上一主题下一主题查看指定楼层

在线天人地

UID: 1627269

精华: 2
级别: 玉清道君

发帖: 282570

金币: 71612

道行: 36950

原创: 108

奖券: 39

斑龄: 0

道券: 0

获奖: 0

座驾

设备

摄影级

在线时间: 32153(小时)
注册时间: 2012-09-03
最后登录: 2024-11-30

只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2023-11-23

— 本帖被 xgch 执行加亮操作(2023-11-23) —

2011年，美国国会通过了一项丑陋的条款，不仅对中国设下了各种出口管制，限制卫星领域和国防领域的合作，甚至不许NASA与中国同行接触。
这就是《沃尔夫条款》，同时也是美国“恬不知耻”的开端——第一次以法律法规这种冠冕堂皇的方法，对中美的正常航天合作进行限制。
中美之间的各种航天博弈，也正是从这一刻变得激化起来，这么多年都将彼此视为眼中钉，像冷战时期的美国和苏联一样，进入了飞速的发展当中。
目前竞争的焦点之一，就是谁能更先在月球建立基地。而这一切，无疑聚焦于月球上蕴藏的一种“无尽能源”——氦3。

以往的研究中，都认为地球上的氦-3规模很小。因此人们才会将希望的目光投向月球，然而近年来通过科学家不断向地球内部探索，又有了惊人的发现。
新的理论显示，地球内部不但拥有大量的氦-3，关键是亿万年来，它还一直在向外部泄漏！
这些漏掉的氦-3来自哪里？亿万年过去了究竟有多少量，能供它这样源源不断漏下去呢？
这是不是意味着，谁能先掌握地球上的这些氦-3，谁就掌握了未来人类发展的东风呢？

最强核聚变清洁能源——氦-3，来自于哪里？

茫茫宇宙，浩渺无边，138亿年前的那声巨响过后，伴随着其他成分，氦开始出现了。在元素周期表中，氦以及排在第一的氢都属于最轻的。
氦气是十分稳定的两种同位素组成的，科学界给其的编号，分别是氦-3和氦-4。其中氦-4量大，少量的乃是氦-3。所以请记住，从大爆炸开始，氦-3的总量似乎就不多。
大爆炸之后，宇宙光是由高温冷却，就经过了几十亿年的时间。那些最原始的氦，伴随着其他气体和物质，开始逐渐形成星体。

聚集在一起，逐步形成一个又一个星体的内核。如果有些内核的温度异常的高，这便是恒星开始形成的阶段。而剩余的其他物质，则形成了一个又一个行星。
也就是说，从理论上来看，氦-3参与了宇宙早期的“造星”活动，也算是宇宙内元老级别的物质了。
以往的研究中，科学家都认为地球上的氦-3，都来自于太阳星云。因为在地球开始构成之时就存在，所以氦-3见证了地球形成的整个过程。
作为元老级气体，氦-3的密度小且无色无味，尤其是它的化学性能异常的稳定，很难跟其他的物质产生化学反应。

就氦在地球上的构成来看，如果原子核是两个质子和两个中子，这便是氦-4。而氦-3的原子核内，同样有两个质子，但是却缺少一个中子。
而且从具体数量来看，氦-4在在氦元素中的占比，达到了99.99986%，氦-3的占比只有0.000137%。所以它的量级少到近乎可以忽略不计。

500公斤的量

20世纪初，美国堪萨斯州某处，据说发现了储量丰富的地下天然气。当地人雄心勃勃，准备大量开发使用。

可当天然气井竖立起来，并准备搞一个盛大的点火仪式时，人们竟然发现，气井被点燃后，根本无法向外喷火。试了无数次后，还是无法点着。
失望夹杂着恼怒，人们开始怀疑地下究竟有没有天然气。为了解开这个谜团，当地人随后又采集了大量的气体，送到一处大学进行化验。
经过考证发现，送来的气体中确实含有天然气成分。但是还有另外的一种成分，导致了天然气无法被点燃。彼时，科学家们并没有查找出，这另外的成分究竟是什么。
后来人们才知道，这未知的成分就是氦。到了上世纪40年代，人类对氦-3的了解才逐步清晰起来。
此后在对氦-3的进一步研究中，科学家发现这种气体存在的比例极低。现今普遍的观点是，地球表面已知探测到的氦-3总量，只有500公斤左右。
所以，当年堪萨斯州的人，耿耿于怀那未知的气体，影响了他们使用天然气。殊不知，当时还被认为是未知成分的氦-3，才是这个星球上最稀缺的东西。
氦气不易燃，而且很轻，现在的很多气球中都会填充氦气，这样就能让气球飘起来。不过因为氦元素总体规模很小，有些人就认为，这样的行为是一种很大的资源浪费。

相应的，氦-3的规模就更小了。正所谓物以稀为贵，这也造就了氦-3昂贵的价格。市面上，一克氦-3据说就能卖到1400美元。而地表上的氦-3，也仅有500公斤，换算下来也仅仅只是500000克罢了。
不过随着研究的深入，科学家们又发现了新的情况。每年有2000克左右的氦-3，从地球的内部泄漏了出来，而且这个过程一直在持续。
地球表面是有裂缝的，各个板块的交界处，尤其是大洋中脊区域，是氦-3从地球内部向外逃逸的主要通道。
只不过现在难以确定的是，这些泄漏的氦-3来自地球内部的哪个区域。再者，科学家也不清楚内部究竟有多少存量。

新观点测定的氦-3数量为9000亿公斤

该项研究，是由新墨西哥州的物理学家推动的。科研人员根据现有的氦-3数据，建立了两套测算模型。
一个模型测算的，是地球在演化生成初期，氦气被大量吸引吸引到了地球的内部。彼时地球还在形成之中，就连表面都是炽热的岩浆，氦由此被吸入，并在随后漫长的演进中，进入了地幔乃至地核中。这便是地球上的氦，积累形成的阶段。
第二个模型所测算的，便是地球上氦的流失过程。而导致氦大量流失的主因，是一场巨大的天体碰撞事件。

这起碰撞事件，推测发生在45亿年前。彼时的太阳系内，还有一颗直径超过6000公里的矮行星，它被现今的科学家称之为忒伊亚行星。
该行星后来偏离轨道，于地球迎面发生了剧烈碰撞。也正是这次碰撞，导致地球的一部分地幔和地壳被撕碎，并被抛射到了稳定的地球轨道上。
在天文学领域，这就是忒伊亚撞击事件，这次撞击是天文学家假设的一次事件。因撞击抛射出去的物质，最后形成了月球，所以这个撞击理论，也是月球形成的一个假说观点。
而新墨西哥大学的物理学家们，正是在这个基础上建立了第二个测算模型。他们认为，正是因为那次撞击，才导致原本储存在地幔中的氦气逃逸了。

不过，地幔中大量的氦气虽然没了，但是在地核中，还储存着氦-3。根据他们的理论，那次撞击，也导致地核中的氦-3开始向外泄漏。
而且由于地幔中大量氦气消失流散，在地幔和地核的边界区域内，原本氦气的浓度就会陷入不平衡状态。
于是在接下来地球漫长的演进历史中，氦-3不断由地核向地幔中泄漏，而后再经由地幔最终逃逸到了地表。
这便是为什么现在依然能够监测到，每年有2000克的氦-3从地球内部泄漏出来的缘故。

根据这个观点，物理学家们想利用氦-3泄漏的量，以及地幔中可能的氦-3浓度，来计算究竟有多少氦-3，从地核泄漏逃逸了出来。
依靠模型测算出的数据是，地球起初吸纳的氦-3的数量，大约在100亿到9000亿公斤左右。和现在地表测定的500公斤量级，这是一个相当庞大的数字。
假如这个数据是准确的，就能够解释，为何亿万年来地球内部不断“漏气”，但氦-3还未泄漏完。
虽然有模型数据，但这一观点还是遭到了其他科学家的质疑。因为根据现有的理论，地球的内部不存在交换活动，它属于是一个封闭系统。

这一理论还处于假设阶段，不过我们每天仰望的月球上面，又能给人带来惊喜。

数量为100万吨

根据人类多年来的探月活动发现，月球上氦-3的储量，要远远超过地球表面氦-3的数量。
我国的嫦娥探月系列工程，测算出了月球土壤的特性，也算出了月球土壤的厚度，更计算出了位于月球土壤中氦-3的含量。
还在“嫦娥一号”探月卫星探测的时候，根据传送回来的数据，科学家预估月球上氦-3的储量，在100万吨以上。

到了“嫦娥五号”，探测器对月球的土壤进行了采样，并且带回来了1731克土壤。这对于下一步我们研究月球土壤的成分，尤其是确定氦-3的含量状态，是极为有帮助的。
如果根据月球氦-3的估算量去倒推，那么45亿年前的行星撞击事件或许就存在。正因为那次撞击，才使得原本在地球内部的氦-3，出现在了月球上。如此一来，新墨西哥大学的研究和测算，至少在理论上似乎也是对的。
不过，这一切还得等到将来，人类大规模利用氦-3之后，才能找到更准确的答案。
于是新的问题就又出现了，如此大费周章的去研究氦-3，究竟是为了什么呢？

它能保障人类1000年的能源安全

氦-3的优势在于，它能产生完美的核聚变反应，可又不会带来任何负面危害。
目前人类研究和掌控的核聚变过程，会产生大量不受控制且具有危害性的中子。而氦-3则不同，它参与热核反应的过程中，并不会产生不受掌控的中子，在过程中氦-3只会产生正电质子。
简单来说就是，如果将来用氦-3做核能，就不用担心辐射的危害。所以在科学家眼里，这是近乎完美的核聚变燃料。
然而，地球表面的氦-3少的可怜，地球内部是否存在大量的氦-3，目前也仅仅是一种假设。即便将来确认含有数量庞大的氦-3，但如何利用也是一个很大的难题。

正是在这种情况下，当科学家发现月球土壤中就含有氦-3的时候，这又让人们产生了利用氦-3的希望。
根据科学家的估算，以月球上现有的氦-3含量，如果都转化成核能以后，可以保证地球使用1000年以上。也就是说，届时人类将根本不用担心能源问题，更不用担忧因为污染而对地球带来的危害。
比如，让氦-3和氚产生聚变反应，将会产生电能，而整个过程中将不会有任何放射性废料的生成。氚在地球的海洋中含量很丰富，也就是说现在万事俱备，只欠缺氦-3了。

结语：是和平利用还是会爆发战争

未来能将氦-3从月球带回来吗？科学家的设想是，未来是先勘测分布，而后就是在月球建立开采工厂。
第一步采集月球表面的土壤，然后利用高温（需要达到6000度）来分离其中的氦气。一旦氦气分离出来，再进一步分离氦-3。
第二步就是将氦-3液体化，然后就是利用航天器将其运输回地球。根据科学家的估算，运输回来100吨氦-3，就能保证地球一年的能量使用。

而现有的航天器载重，一次性可以运输20吨氦-3，5次就能运输回来100吨。单次运输的成本只需要3亿美元，5次运输的成本只需要15亿美元。
也就是说，如果未来能开采利用，其能源转化的总体成本，要大大低于现在地球上使用石化能源的成本。
不过，这仅仅是科学家在纯技术理念上的设想。依照人类的尿性，一旦氦-3的利用变成现实，肯定会疯狂争抢这种资源。到那个时候，人类的战争也就会蔓延到月球上了。此前，NASA已经计划在月球建造基地，为的就是开采氦-3。