您的位置 首页 科学

据说地球上的氦气再过二三十年就会消耗殆尽,对生物有没有影响?

氦在宇宙中非常普遍和丰富,几乎占宇宙物质的四分之一,但其中绝大多数存在于恒星中。氦气在地球上非常稀有,地球上的氦主要是由天然铀和钍在地下经过数十亿年的衰变而形成的,衰变速度超级慢,这些元素的部分辐射由α粒子组成,α粒子形成氦原子的原子核。生成的氦气其中的一部分会到达地表并进入大气层,大气中大约有百万分之五的氦,氦是一种非常轻的元素,会迅速上升并逃逸到太空中,其余的则被困在岩层中,与岩层中形成的天然气混合。

氦气有独特的优点。氦气沸点仅仅为4.2开尔文,比绝对零度高4度,液态氦气在所有元素中温度最低,同时高度稳定,几乎不发生化学反应,并且非常轻。因此氦气开始被用于电弧焊绝缘,后来又被用于超导体和核反应堆,以及低温学等领域。氦作为冷却剂的使用是当今氦的主要用途。

目前没有化学方法可以制造氦,氦源来自岩石中非常缓慢的放射性衰变,依靠天然气加工的副产品。然而,并不是所有的天然气储藏都含有氦,而且企业提炼副产品氦并不总是有经济利益,地球上只有14家工厂将氦气提炼成液态,其中7家位于美国,其余的分布在卡塔尔、阿尔及利亚、俄罗斯、波兰和澳大利亚。目前,从空气中提取氦气的成本高得离谱,从空气中提取氦的成本大约是从天然气储量中提取氦成本的1万倍。

由于氦气的不可再生性,许多专家估计,氦气将在25至30年内耗尽,如因其在氦超流方面的研究获得了1996年的诺贝尔奖的康奈尔大学的物理学教授罗伯特·理查森警告说,氦的供应正以前所未有的速度被使用,可能在一代人的时间内就会枯竭。但是氦气再过二三十年就会耗尽的说法也有巨大争议。

地球上的氦气要比之前估计的要多

最近的研究表明,氦的含量比科学家之前估计的要高,尤其是地下水中的氦。在这项新研究中,来自牛津大学的科学家对北美的天然气样本进行了质谱分析发现,氦是通过溶解在地下水中,从地下水将氦输送到天然气矿的。这一机制表明,我们可能低估了氦的储量,等待开发的氦比之前认为的要多得多。

从美国的氦气相关政策中也可以看出来,氦气并不是未来的关键资源

1925年,美国就建立了国家氦储备库,作为军用和商用飞艇的战略氦储备。1927年的氦控制法案禁止氦的出口。在第二次世界大战期间,氦再次成为重要的战争材料比如给远程轰炸机的轮胎充气使飞机可以携带更多燃料进行更长的航程。战后,氦的需求增长如此之快,以至于政府在1960年强制实施了氦法案修正案,以储存氦气供未来使用。到1971年,氦储存计划被取消。几年后,又开始储存氦。截至1993年,政府储存的氦气大约有10亿立方米。然而到1996年的《氦私有化法案》规定,政府需以低于市场的价格出售所有储存的氦。

得益于美国大规模销售储备氦气,现在的氦气确实廉价且存在浪费情况,但如果未来氦气使用成本上升,用户将更有可能采用节约和回收方式使用氦气。氦气不会在短时间内消耗殆尽,据估计,目前和未来世界各地气井中所含氦气的数量至少可以持续200至300年,不会快于石油的枯竭速度。