现代人类上天入地,下海为家,就连遥远的火星都有人的探测器东奔西跑,但对地球内部究竟是个怎样的状况人类知之甚少,因此科学家们不断尝试着从多种途径来探知藏于其中的奥秘。
最近,美国新墨西哥大学进行了一项研究,结果表明:科学家们发现地球内部正在持续排放着一种古老而又宝贵的气体氦-3。
氦-3非常宝贵,原因有两个,一是因为氦-3在世界上极其稀少,须知氦只存在于氦-3与氦-4两个稳定同位素之中,而且据前人研究发现,氦-3只占地球总含量的0.00013左右,地球上本就很少存在氦-3,氦-3难得之处可想而知。
(注意:氦-3原子核中含有1个中子、2个质子,氦-4原子核中含有多于氦-3)
另一原因是氦-3用于核聚变反应时放出的能量十分可观且绝对不放出中子,所以氦-3是公认的理想核聚变燃料之一。
氦-3主要分布于地球内部和海洋底部,“洋中跟”的储量约为2000克左右,而地球内部的氦-3含量却很少,这也导致了地球内部对氦-3资源的极度缺乏以及稀有程度。
从地球上看,氦-3只需2个起源,第1个起源是从地球出生时就已经自备。
第二种与宇宙射线相联系,具体如下:宇宙射线快中子与地球大气层氮-14原子核反应产生碳-12、氚等元素,氚作为氢放射性同位素可产生β衰变现象,半衰期约12.43 a.氚原子核内含有两个中子、一个质子,衰变后有一个中子变成质子,原子序数加上1就衰变为氦-3。
因为第二源氦-3的量很少,而且只有在地球外层才有,这也说明从地球内部排放出来的氦-3只有在地球产生之初才会自备,可谓十分古老。
我们知道地球内部结构可以大致划分为地壳,地幔以及地核三个部分,地幔与地核均可被视为“地球内部”.为弄清这类古老而又宝贵的气体究竟是地幔还是地核中的一种气体,科学家们用当前主流视角对其建模。
按照科学界主流看法,太阳系是由一个大的原始星云形成的,人们称它为“太阳星云”.距今约46亿年间,该星云经历了引力坍缩作用,伴随着坍缩的继续进行,星云内物质不断汇聚且密度不断增大,终于在中心物质最为稠密的地方形成太阳,星云内的残余物质逐渐形成太阳系内的其它天体(包括地球),即地球内氦-3实际上是由“太阳星云”产生。
地球形成时间约为45.5亿年,形成后不久(约45亿年)就有一颗和今天火星大小相当的星球撞击地球,这次碰撞的后果就是这颗星球被撞成碎片,致密的内核融入到地球中,而另一方面剧烈的碰撞又甩出许多物质,它们一面绕着地球公转一面又相互吸积最后形成月球。
建模研究表明,在这次撞击过程中,地球地幔中的氦-3已经被消耗殆尽,但是在地核中仍有少量的氦-3残留下来,这说明地核中还有大量的氦-300存在,而且这种现象一直持续到现在。
科学家们说,假如这个模型成立的话,目前地核内仍保留有大量氦-3.氦-3的最小量级为10~12(g),最大量级为10~15(g).氦-3起源,还要追溯到更久远的历史,即宇宙诞生之初。
大爆炸宇宙论认为,宇宙产生之初存在着“原初核合成”,它的时间尺度为”宇宙大爆炸“后10秒到35分钟,在此期间宇宙产生了数量巨大的氦元素(包括比例很少的氦-3),“太阳星云”内绝大多数氦-3都是由此产生。
从宇宙诞生之初就有一种古老而又宝贵的气体目前正在地球内部被源源不断的释放出来,必须说这种气体真的是非常神奇的东西,期待着科学家们能在深入研究的过程中揭示出地球深处藏着更多奥秘。
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