大学·问丨氦-3气体从地核向外“泄漏”，地球正在“漏气”？

10月18日发表在《自然》杂志上的研究显示，科学家在位于巴芬岛的火山岩中检测到了惊人数量的稀有同位素氦-3。这一发现，为“惰性气体正从地核向外泄漏”提供了有力支撑。然而当前普遍提及的“地球漏气”说法是否准确呢？具有优良核反应性能的氦-3气体，又能否成为足量的核反应能源呢？

近日，西北大学地质学系的陈立辉教授接受了采访，他表示：虽然“地球漏气”这种说法形象生动，但在科学上并不完全准确。

氦-3气体正从地核向外“泄漏”？

氦气是一种无色无味，密度很小的单原子气体，它的化学性质稳定，不容易与其他物质发生化学反应。氦元素在整个元素周期表中排第二位，根据氦原子核内中子数量的不同，又细分成了多种同位素。地球上，绝大多数的氦原子核都是由两个质子和两个中子组成，也就是氦-4，其比例占到了地球上所有氦元素的99.99986%。此外，氦原子核的另一种稳定结构仅由两个质子和一个中子组成，称为氦-3，其含量仅占0.000137%。

氦-3气体如何从地核向外泄漏？陈立辉教授告诉记者，氦-3的迁移过程比较复杂，先得从地核到地幔，然后从地幔到地表。一种叫方镁石（化学成分为氧化镁）的矿物可以将氦-3从地核输送到地幔底部。随后，起源于地幔底部的地幔柱上涌到地幔浅部，构成地幔柱的岩石在地幔浅部发生熔融，产生岩浆，氦-3就从矿物晶格中释放出来进入岩浆，并随着岩浆一起喷到地表，这就完成了整个所谓的地球“漏气”的过程。

氦-3气体泄漏与地壳运动有关吗？

在谈及氦-3气体泄漏与地壳运动的关系时，陈教授指出，尽管地球表面的火山熔岩中含有氦-3，但其总量微不足道，对地壳的影响可以忽略不计。然而，岩浆活动本身确实会对地壳产生一定的改造作用。

氦-3作为未来核能源的潜力和挑战

目前，人类进行的关于核聚变的研究是建立在以氘和氚为核燃料的基础上的，这两种核燃料虽然反应条件苛刻，但是它们在地球上的储量可观，且释放的能量大，但是这些中子本身不带电荷，无法被磁场所束缚。并且这些中子带有极高的能量，会直接轰击到内壁材料上，材料表面出现大量缺陷，造成内壁损伤，影响材料的力学性能，带来很严重的安全隐患。因此，针对氦-3气体是否能够作为未来核能源破除这一僵局，陈教授表示，虽然氦-3是理想的核聚变燃料，但目前地球表面释放的量极为有限。要实现氦-3的经济价值和开采潜力，还需进一步的科学研究和技术进步。

总体而言，陈立辉教授通过专业分析，为我们揭示了地球内部氦-3气体的神秘面纱，并对这一领域的未来发展提供了期待。科学界对于氦-3的进一步研究，将为我们带来更多惊喜。

作者：

南京大学新闻传播学院研一学生时雨 曾杨 陈莹蓉

指导老师：

南京大学新闻传播学院副教授 庄永志

现代快报+记者 朱俊骏

（校对 张静超）