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氦氣在地球的哪些地方存在，氦氣是怎樣形成的？

2011-4-13 11:26:52

氦氣是人類所知的第二輕氣體，排名僅在氫氣之后。但是氦氣的很多應(yīng)用——不管是在科技領(lǐng)域還是非科技領(lǐng)域——有益并且實(shí)用。氦氣比空氣輕得多并且是惰性氣體，這意味著，當(dāng)它與空氣和明火接觸不會(huì)燃燒，而氫氣卻會(huì)（請(qǐng)看下圖）。

（這對(duì)在生日派對(duì)上想要?dú)錃馇虻暮⒆觽兛烧娌皇莻€(gè)好消息?。?br />    除了輕過空氣外，在科學(xué)上液氦的作用簡直令人難以置信。氦的沸點(diǎn)為4開（絕對(duì)零度-273.15℃以上四度，開為開爾文溫度單位 :譯者注），液氦正被用于冷卻地球上一些最強(qiáng)大的電磁鐵，包括費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室和大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）的一些電磁鐵。它是人類知道的第一種超流體——這種液體有一些很有趣的特性，包括完全沒有粘滯性，一旦你讓它動(dòng)起來，便永無歇止，并且不會(huì)損失能量。
    但是正如Lee Billings這周早些時(shí)候所述——氦在地球上極為稀有，而且我們正面臨枯竭。雖說氦是宇宙中普遍存在的第二大物質(zhì)（位于氫之后），在地球上它卻是稀有之物。僅有兩個(gè)地方能找到氦，一個(gè)地方是地球的大氣層里。

    外大氣層——大氣層的最頂部——擁有小部分氦氣。與其它部分大氣層相比，百萬分之五是氦，這意味著從大氣中提取氦效率非常低下并且價(jià)格昂貴，所以我們通常不會(huì)這樣做。那么我們從哪里獲取氦氣呢？不管你相不相信，我們是從地下開采的！

    上圖是位于德克薩斯州地質(zhì)管理局的天然氦提取設(shè)施。它為我們國家提供40%的氦產(chǎn)量，這些氦都是從地下來的。想知道它們是怎么樣獲得？

    對(duì)，是放射性！你知道，當(dāng)?shù)厍蛐纬傻臅r(shí)候，滿是許多不穩(wěn)定元素，包括元素周期表里面比鉛還重的元素，例如鈾、釷、鐳、氡等。由于這些元素不穩(wěn)定，它們會(huì)發(fā)生放射性衰變。

    雖然它們中有些元素發(fā)生衰變（平均）要?dú)v經(jīng)數(shù)十億年，地球的存在也只有數(shù)十億年歷史！不過不止這種方式，粒子還有另外其它三種衰變方式。我們發(fā)現(xiàn)的第一種衰變方式——阿爾法衰變——是放射性粒子產(chǎn)生氦分子！
    找到了一對(duì)電子之后，看你得到什么了？

    氦！所以要是你獲得了放射性元素的正確類型礦石后，等上數(shù)十億年（甚至數(shù)萬億年）就能獲得地下隱藏著的大量氦！
    所以，好消息就是地下蘊(yùn)藏的氦是存在的，我們擁有用于科學(xué)研究（或者非科學(xué)研究）的氦來源。但壞消息呢？用光之后，我們將不得不等上數(shù)十億年使它們重新產(chǎn)生，或者想出一些不至于昂貴到令我們望而卻步的點(diǎn)子，直接從大氣中收集氦氣。（現(xiàn)在從大氣中收集氦氣是如此昂貴，以致于一些人在思考等到我們用完地球上的氦氣后，是否可以去月球采集）。
    我可是環(huán)境保護(hù)的絕對(duì)支持者，要是你不是，將氦氣花光可會(huì)給科技的可持續(xù)發(fā)展制造極大麻煩。氦在地球上可是稀罕之物，要達(dá)到目前的蘊(yùn)藏量，至少得花上數(shù)十億年，要是用光了，那么數(shù)千代人將顆粒皆無。
    所以請(qǐng)多多關(guān)注你所擁有的珍貴之物吧，要好好對(duì)待它們，即使別人不這么做，因?yàn)橛行〇|西——例如氦——確確實(shí)實(shí)是無可替代的。

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