科學(xué)家從地核泄漏的古代氦氣中找到地球形成的新線索

氦-3已經(jīng)在地球表面被測量到，數(shù)量相對較少。但是科學(xué)家們不知道有多少是來自于地核的泄漏，而不是其中間層，即地幔的泄漏。

3月28日發(fā)表在《地球化學(xué)、地球物理學(xué)、地球系統(tǒng)學(xué)》上的這項新研究將地核確定為地球上氦-3的一個主要來源。一些自然過程可以產(chǎn)生氦-3，例如氚的放射性衰變，但是氦-3主要是在星云中產(chǎn)生的--巨大的、旋轉(zhuǎn)的氣體和塵埃云，就像產(chǎn)生我們太陽系的那個云。由于氦是宇宙中最早產(chǎn)生的元素之一，大多數(shù)氦-3可以追溯到宇宙大爆炸時期。

隨著一顆行星的成長，它從周圍的環(huán)境中積累物質(zhì)，所以它的成分反映了它形成的環(huán)境。為了在地核深處獲得高濃度的氦-3，地球必須在一個不斷演化的太陽星云內(nèi)形成，而不是在其邊緣或在其減弱階段。

這項新研究為圍繞地球形成之謎提供了進一步的線索，為我們的星球在太陽星云內(nèi)形成的理論提供了更多的證據(jù)。

這項研究發(fā)表在AGU雜志《地球化學(xué)、地球物理學(xué)、地球系統(tǒng)學(xué)》上，該雜志發(fā)表了關(guān)于地球和行星過程的化學(xué)、物理學(xué)、地質(zhì)學(xué)和生物學(xué)研究。

研究的主要作者、新墨西哥大學(xué)的地球物理學(xué)家 Peter Olson說：“每年大約有2000克氦-3從地球上泄漏出來，大約足夠填滿一個你辦公桌大小的氣球。這是大自然的一個奇跡，也是地球歷史的一個線索，在地球內(nèi)部仍有大量的這種同位素。”

研究人員在地球歷史的兩個關(guān)鍵階段建立了氦的模型：早期形成，當(dāng)時地球正在積累氦，而在月球形成之后，氦就消失了。證據(jù)表明，在地球歷史的早期，大約40億年前，有一個體積為地球三分之一的天體撞擊了地球，那次撞擊將重新熔化地球的地殼，使大部分氦氣得以逸出。這些氣體直到今天還在繼續(xù)逃逸。

利用現(xiàn)代氦-3的泄漏率以及氦同位素行為的模型，研究人員估計在地核中存在著10太克到1 拍克的氦-3， Olson說這一巨大的數(shù)量表明地球是在太陽星云中形成的，在那里高濃度的氣體將允許它在地球深處積累。

然而， Olson表示，未來的工作是尋找其他星云創(chuàng)造的氣體，如氫，以類似于氦-3的速度和位置泄漏，這可能是地核作為來源的證據(jù)之一。他表示：“神秘的東西比確定的東西多得多。”