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氦气在地球的哪些地方存在,氦气是怎样形成的?

更新时间:2011-4-13 11:26:52
氦气是人类所知的第二轻气体,排名仅在氢气之后。但是氦气的很多应用——不管是在科技领域还是非科技领域——有益并且实用。氦气比空气轻得多并且是惰性气体,这意味着,当它与空气和明火接触不会燃烧,而氢气却会(请看下图)。
 
(这对在生日派对上想要氢气球的孩子们可真不是个好消息!)
    除了轻过空气外,在科学上液氦的作用简直令人难以置信。氦的沸点为4开(绝对零度-273.15℃以上四度,开为开尔文温度单位 :译者注),液氦正被用于冷却地球上一些最强大的电磁铁,包括费米实验室和大型强子对撞机(LHC)的一些电磁铁。它是人类知道的第一种超流体——这种液体有一些很有趣的特性,包括完全没有粘滞性,一旦你让它动起来,便永无歇止,并且不会损失能量。
    但是正如Lee Billings这周早些时候所述——氦在地球上极为稀有,而且我们正面临枯竭。虽说氦是宇宙中普遍存在的第二大物质(位于氢之后),在地球上它却是稀有之物。仅有两个地方能找到氦,一个地方是地球的大气层里。
 
    外大气层——大气层的最顶部——拥有小部分氦气。与其它部分大气层相比,百万分之五是氦,这意味着从大气中提取氦效率非常低下并且价格昂贵,所以我们通常不会这样做。那么我们从哪里获取氦气呢?不管你相不相信,我们是从地下开采的!
 
    上图是位于德克萨斯州地质管理局的天然氦提取设施。它为我们国家提供40%的氦产量,这些氦都是从地下来的。想知道它们是怎么样获得?
 
    对,是放射性!你知道,当地球形成的时候,满是许多不稳定元素,包括元素周期表里面比铅还重的元素,例如铀、钍、镭、氡等。由于这些元素不稳定,它们会发生放射性衰变。
 
    虽然它们中有些元素发生衰变(平均)要历经数十亿年,地球的存在也只有数十亿年历史!不过不止这种方式,粒子还有另外其它三种衰变方式。我们发现的第一种衰变方式——阿尔法衰变——是放射性粒子产生氦分子!
    找到了一对电子之后,看你得到什么了?
 
    氦! 所以要是你获得了放射性元素的正确类型矿石后,等上数十亿年(甚至数万亿年)就能获得地下隐藏着的大量氦!
    所以,好消息就是地下蕴藏的氦是存在的,我们拥有用于科学研究(或者非科学研究)的氦来源。但坏消息呢?用光之后,我们将不得不等上数十亿年使它们重新产生,或者想出一些不至于昂贵到令我们望而却步的点子,直接从大气中收集氦气。(现在从大气中收集氦气是如此昂贵,以致于一些人在思考等到我们用完地球上的氦气后,是否可以去月球采集)。
    我可是环境保护的绝对支持者,要是你不是,将氦气花光可会给科技的可持续发展制造极大麻烦。氦在地球上可是稀罕之物,要达到目前的蕴藏量,至少得花上数十亿年,要是用光了,那么数千代人将颗粒皆无。
    所以请多多关注你所拥有的珍贵之物吧,要好好对待它们,即使别人不这么做,因为有些东西——例如氦——确确实实是无可替代的。
 
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