參考消息網3月6日報道 據美國趣味科學網站3月3日報道，新研究表明，太陽系誕生之初的“原始”氦可能滯留在地球的固態內核中。這一發現可能會對有關地球形成速度的長期爭論產生影響。
這種罕見形態的氦被稱為“氦-3”，因為它的原子核中有兩個質子和一個中子。比氦-3常見70萬倍的普通氦被稱為“氦-4”，因為它有兩個質子和兩個中子。氦-4是放射性元素衰變的常見產物，而氦-3幾乎完全來自形成太陽系的最初塵埃和氣體云。
人們已經知道，這種原始元素存在于地球內部。每年，約有2千克的氦-3從大洋中脊和火山熱點泄漏。大洋中脊是地殼拉裂的地方，而火山熱點是地幔深處巖漿上涌的地方。但數十億年來，氦-3究竟如何滯留于地球內部，一直是未解之謎。
氦是一種很輕的氣體，大多數揮發性氣體早已逸出地幔，在形成月球的巨大撞擊中被吹散，或被持續不斷的板塊構造運動帶到地表。
科學家曾推測，也許這些“原始”氦被鎖在地核中，在那里不會受到劇烈干擾，只會極為緩慢地泄漏到地表。但地核主要由鐵構成，而氦和鐵通常不會混合。
現在，日本東京大學行星科學家廣瀨圭(音)實驗室的研究人員及其同事在新的研究中發現，在預期的地核溫度和壓力下，這兩種元素實際上可以混合。研究人員在2月25日發表于《物理評論快報》的論文中指出，事實上，在高溫高壓下，固態鐵的氦含量最高可達3.3%。
研究人員將鐵和氦加熱到1340至4940華氏度(約合727至2727攝氏度)，同時用金剛石尖砧對這些元素施加5萬至55萬倍于地球表面的壓力，由此發現氦和鐵可以混合。然后，他們在低溫下對樣本減壓，并測量其晶體結構。廣瀨圭在聲明中說，這種方法很可能阻止了氦在測量階段的逸散。
美國新墨西哥大學的地球物理學家彼得·奧爾森說，研究人員在實驗中使用了普通的氦-4，但氦-3也可能有非常類似的表現。奧爾森告訴趣味科學網站記者，研究結果證實，氦可能會被長期鎖在地球的固態內核中，但他提醒說，只有4%的地核是固態的。
奧爾森說：“這意義重大，因為它表明氦與地核的固態部分相容。但由于地核幾乎肯定是在液態下形成的，因此還有更多工作要做，以證明同樣的解釋也適用于液態部分。”
奧爾森說，弄清楚氦-3如何在地球形成過程中融入地核，對于理解地球形成的時間至關重要。像氦這樣的輕質氣體在形成太陽系的氣體和塵埃星云中只存在了幾百萬年。
奧爾森說：“關于地球形成的時間還存在很大爭議。有其他證據表明，地球的形成過程非常緩慢，需要一億年。如果地球的形成過程如此緩慢，那么地球深處就不會有太多的氦。”
換句話說，如果科學家能證明地核含有大量氦-3，將有力地證明地球是快速形成的，從而解決關于太陽系誕生的長期爭論。（編譯/劉白云）
（審核：歐云海）
