地球の核にある大量のヘリウムが地球形成の謎に答えるかもしれない

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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