地核中的大量氦气 也许解答了地球形成之谜

关于地球如何形成的假设,众多纷纭。然而新的研究表明,地球核心中含有大量的氦气,极可能表示地球是在太阳星云内部所形成。

地球核心泄漏的大量氦-3 ,显示其可能在太阳星云内所形成。Credit: NASA, ESA
PS. 这景象好美、好梦幻!

最近的一项研究发现,氦气的稀有同位素 Helium-3 (氦-3)不断地从地球核心向往散发。因为几乎所有的氦3 都来自大爆炸,而这种气体的发现,也增加了地球形成于太阳星云内部的证据,这个问题长期以来一直存在争议。

在地球表面已测量出少量的氦-3。不过,科学家们不知道有多少是从地球核心或其中间层(称为地幔)所泄漏出来的。

这项新研究确定了地球核心是氦-3 的主要来源。由于其他的自然过程,例如氚的放射性衰变,也可以产生氦-3,但氦-3 主要是在太阳星云中产生的——这是一种巨大、不停旋转的气体尘埃云,有如我们太阳系的形成。氦是宇宙中最早产生的元素之一,所以大多数氦-3 都可以追溯到大爆炸(Big Bang)。

随着行星的生长,它会从周围环境中积累物质,因此它的成分也反映了其所形成的环境。为了在核心深处获得高浓度的氦-3,地球必须在一个蓬勃发展的太阳星云内形成,而不仅仅是在其边缘或在其减弱阶段。

这项研究发表在美国地球物理联盟杂志《地球化学、地球物理学、地球系统》(Geochemistry, Geophysics, Geosystems)中。

新墨西哥大学的地球物理学家、主要的研究作者彼得·奥尔森说,每年约有 2,000 克的氦-3 从地球泄漏,大约足以装满办公桌大小的气球。 “这是大自然的奇迹,也是地球历史的线索,地球内部仍然存在大量的氦同位素。”

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