研究：地球的地核正向外泄漏罕见的原始气体氦-3

北京时间 4 月 6 日消息，据国外媒体报道，一项新的建模研究显示，一种在大爆炸后不久产生的、极为罕见的氦气正在从地球的金属地核中向外泄漏。

▲ 科学家怀疑地核中存储着大量罕见气体 —— 氦-3。

这类氦气名叫氦-3。宇宙中的绝大部分氦-3 都是在 138 亿年前大爆炸发生后不久时形成的，其中一部分与其它气体和尘埃一起，成为了太阳星云的一部分。太阳星云是一团体积巨大、不断旋转的气体云，被认为是太阳系的前身。

科学家发现，地核中可能储存有大量氦-3，这进一步佐证了地球是在太阳星云“生机勃勃”的内部诞生、而非在其外围或萎缩期形成。

氦-3 是“自然界的奇迹，也是地球历史的线索，在地球内部仍然存在大量这种同位素”。氦-3 是氦的同位素，原子核中只有一个中子，而普通氦中有两个。这种气体极为罕见，仅占地球上所有氦的 0.0001%。其生成方式有很多，比如氢的一种罕见放射性同位素 —— 氚的放射性衰变。但由于氦是宇宙中最早存在的元素之一，大多数氦-3 可能还是在大爆炸中形成的。

科学家已经知道，每年约有两千克氦-3 会从地球内部逸散出来，主要沿板块交界处的洋中脊系统向外逃逸，这么多氦气可以填满一只书桌那么大的气球。但科学家并不清楚有多少氦-3 来自地核、多少来自地幔，也不清楚地球内部究竟储存了多少氦-3。

为弄清这些问题，研究团队建立了地球历史上两段重要时期的氦丰度模型：一是地球形成初期，在此期间，地球上的氦仍在逐渐累积；二是月球形成后，期间地球失去了大量氦气。科学家认为，月球是在 40 亿年前某个火星大小的天体与地球相撞后形成的，这起事件导致地壳融化，致使地球内部的氦气大量流失。

▲ 图为哈勃望远镜拍摄的泻湖星云。宇宙大爆炸之后，形成了大量氦-3 气体，这些气体后来变成了各种星云的一部分，其中一团星云后来形成了我们的太阳系。地核中氦-3 的储量说明，地球是在一团氦-3 浓度较高的星云内部形成的。

不过，地球当时并未失去全部氦-3，仍有部分氦-3 留在地球内部、逐渐向外散逸。地核很适合储存这种气体，因为与地球其它部位相比，这部分遭受重大撞击时更不容易遭到破坏，而且地核也不参与板块运动，不会在这一过程中释放出氦气。

研究人员将现代氦-3 泄漏率与氦同位素的行为模型结合在一起，计算结果显示，地核中仍有 10 万亿至 1 千万亿克的氦-3，这个数字非常庞大，说明地球是在该气体浓度很高的太阳星云中形成的，这些“地球形成和演化期间的气体交换模型说明，地核中仍存有大量氦-3，正在不断向外泄漏”。

不过，由于这些结果均通过建模得出，还不能算板上钉钉的结论。该团队做了一系列假设，例如地球的氦-3 是在太阳星云内部形成时积累而来，氦先是进入了日后成为地核的金属中，随后又有部分离开地核、进入了地幔中。除了这些假设外，还有其它不确定之处，比如太阳星云相对于地球形成速度的持续时长。因此科学家表示，地核中实际的氦-3 含量也许比计算得出的要少。

但研究人员还希望找到更多证据来佐证自己的发现。比如说，假如能在地核中找到其它由星云创造而成的气体（比如氢气），在与氦-3 相同的地点、以氦-3 相同的速度向外泄漏，就能说明这些氦-3 的确来源于地核，但未解之谜仍比确定之处多得多。