上图中漫天的气球是不是很美，犹如穿越到了童话世界一般。以前我们经常举办大型活动，庆典都会释放大量的氦气球，我们陪孩子逛街，有时也会给孩子买个气球玩，然后在不经意间就会把气球放入空中，这些都是我们习以为常的事情，那么我们今天要聊的是：我们熟悉的氦是怎么来的，我们释放的每一个气球里的氦气，都是我们地球经过几十亿年的时间才形成的。它是我们地球极其匮乏的资源，请不要轻易的丢掉它。氦气的性质决定了地球形成初期就留不住它 晓得元素周期表的伙伴们都知道，氦是一种比空气轻比氢气略重的气体，它经常被用来填充气球、飞艇，这是我们摆脱地球重力最便捷有效的方法。 表面上看，氦气球升空似乎是在反抗地心引力。但真正的原因是氦是一种密度很低的气体。我们的大气主要由氮气（N）和氧气（O）混合而成，平均分子量为29。而氦气的分子量只有4，仅次于分子量为2的氢气（H）。 就像石头沉入海洋，油漂浮在水中一样，浮力原理确保了物质从低密度到高密度层层分布，对于大气来说，经过足够长的时间，也会出现这样的分布。 在固体中，例如在地球内部，地核比地幔密度大，地幔比地壳密度大，地壳比海洋密度大等等，液体和气体也是如此。对于像木星这样的气态巨行星来说，因为它的质量是地球的数百倍，即使是它大气中最轻的气体也会被束缚在木星上。而月球和小行星的质量太小，重力无法留住任何气体，由于来自太阳的强烈辐射，即使是最重的气体也会被太阳风完全剥离。 太阳系初期，我们的地球就已经没有氦了 今天我们地球的大气层主要由氮气（78）、氧气（21）和其他微量气体组成。然而，如果我们回到太阳系最初形成的时候，我们会发现每颗行星的大气层中都充满了宇宙中最常见的两种元素：氢和氦。 在地球形成初期绝大多数的氢和氦会被暂时束缚在大气层中，并迅速上升到大气的最上层。地球上的其他原子，例如：碳、氮和氧会与氢结合生成甲烷、氨和水水蒸气，这就为我们地球保留了大量的氢，但其他元素不会与氦（惰性）发生反应。随后绝大多数的氢和氦会被太阳风以相对较快的速度剥离地球，而剩下的一小部分氢和氮则会在地球上停留更长的时间，最终也会消失殆尽只留下大气层中最重的一些气体。 自太阳系诞生以来，地球上几乎就没有氦了。（更准确地说，氦只占地球大气体积的0。00052。）那说明还是有的，我们知道地球的大气层总量很大，我们是否可以尝试从大气中开采氦呢？肯定可以，不过这个过程非常困难，而且非常昂贵，并不能大量的制备氦气。这个路行不通，如果我们不说大气，在地球上确实还有很多氦，不过它与大气中的氦无关，也与宇宙其他地方的氦无关。现在，我们制造氢气完全没有问题，因为海洋中充满了23的氢。但是氦呢？ 上图中是铀和钍的一些放射性样本，它们是自然界中最稀有的两种元素。最常见的同位素铀238和钍232都具有放射性，其中铀238（半衰期45亿年），钍232（半衰期140亿年）。 铀238（45亿年），相当于地球年龄的时间尺度。半衰期短得多的放射性重元素都早已经已衰变为其他元素了；这就是为什么铀（或者钍）是地球上自然存在的最重元素。 但是当铀238和钍232衰变时，它们会以一种非常特殊和重要的方式衰变。这也是我们地球氦气的唯一来源。 它们的衰变过程属于衰变，在这个过程中，重元素会释放出一个粒子，最终形成一个更稳定的原子核。但是粒子有两个质子和两个中子，实际上就是氦原子的原子核！氦原子核会在几微秒内快速得到电子，变成一个中性氦原子，由于氦原子不与任何元素发生反应，它的唯一要做的事就是一直往大气层最高处窜。 但是世界上大部分的铀和钍埋藏在地下深处，所以地壳中只要有存在了几十亿年的铀或钍的矿床，我们就一定会发现大量的含有氦气的天然气矿床。世界上最大的含氦天然气矿床位于美国中部附近的地下。 我们现在知道了地球上的氦属于不可再生资源，如果我们从地下开采氦气，地球则需要数亿年的时间才会通过重元素衰变产生氦，所以我们就必须找到新的氦源，比如通过掌握核聚变技术，或者去月球开采氦的同位素氦3，这两个方案短时间内是无法实现的。 现在我们应该意识到，我们每次充满一个氦气球，就意味着把地球整个自然史创造出来的东西白白送入了大气层，然后被太阳风吹到星际空间。 最后的一些想法 氦是一种稀有而独特的元素，并且具有一些惊人的物理特性。当温度降至4K时，氦才会变成液体，当温度降至2k时，氦会变成了超流体，具有神奇的无摩擦特性。 世界上最大的粒子加速器大型强子对撞机的超冷系统就是通过液氦的循环来实现的，并在创造地球上有史以来最强的磁场方面发挥了重要作用。 如果我们不保存和循环利用地球上的氦，在未来氦将会严重短缺，氦在大气中只占0。00052，你觉得未来我们人类的科技能从大气中开采出氦吗？ 目前我国工业制备氦气都是从含氦天然气中分离出来的，这些氦气都是放射性素经过亿万年的衰变产生的，而且我国氦气资源也十分贫乏，提取难度大，成本高，所以我们不要轻易放掉手中的氦气球，那是我们地球自诞生以来就经历了45亿年才开始制备的稀有资源。
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