这个问题很有意思,我来回答一下这个问题。
氦气是没办法被消耗殆尽的,因为氦气又被称为惰性气体,很难与其他化学物质发生反应,氦气一般也是用来作为保护气体,用完了之后氦气就完好无损地散发到空气中了,所以氦气在地球上的总量几乎不会减少。如下图所示,就是各种惰性气体。
同时,氦气又是不断产生的,因为地球内部有很多的放射性元素在不断衰变,比如说大家非常熟悉的铀矿,其中大量的铀238会发生α衰变,衰变过程中会释放出α粒子,这个α粒子实际上就是氦元素的原子核【如下图所示】。因此铀矿旁边往往会有富含氦气的天然气。
另外,本身地球核心也会有大量的物质在发生衰变,产生氦气,这些氦气会随着地幔的运动缓慢进入地壳,同样会形成富氦天然气。
所以说,地球上的氦气只会越来越多,而不会消耗殆尽。
但是,氦气在地球上的含量实在是太稀少了,虽然说总量不会减少,甚至于还在缓慢增加,然而还是跟不上工业发展的速度,所以工业上出现"氦气荒"已经是不争的事实。不要以为氦气只能够被用来充气球,氦气的用途在工业上可以说是极为广泛的,有些时候应该说是关键的元素。
比如说光纤光缆的生产过程中,四氯化硅、氦气、氢气等缺一不可；再比如说半导体产业【也就是芯片产业】中,为了制造出高纯度的晶圆,必须要用氦气作为保护气体和封装检漏气体。
而这两个产业现在都是在飞速发展之中,对于氦气的需求可以说是突飞猛进的。但是全球氦气的产量却迟迟无法提高,甚至于还有所下降【如下图所示,是全球氦气的产量】,供远小于求,所以最直接的体现就是氦气价格在过去的几年里面翻番地涨价。
而中国本身的氦气资源是非常少的【每年的产量几乎可以忽略不计】,所以在这方面有求于人,早就引起了国家的重视,现在相关的勘探和开采工作也是在紧张进行中。如下图所示就是中国的一些富氦盆地。
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。
地球上的氦气再过二三十年就会消耗殆尽,这个没有一点科学依据。
氦,为稀有气体的一种。氦在通常情况下为无色、无味的气体,是唯一不能在标准大气压下固化的物质。氦是最不活泼的元素。由于液氦的超低温,人类利用氦,主要是作为保护气体、气冷式核反应堆的工作流体和超低温冷冻剂。还可以用于医疗等很多领域。
科学家研究得知,在宇宙实际形成的时候,出现的元素只有氢、氦等几种元素。宇宙中最多的元素是氢,大约占据所有物质的90%；其次是氦,大约占据物质的9%左右；其余元素的量占据剩下不到1%。也就是说,宇宙中最不缺少的是氦。
全球氦气供应分布
宇宙形成以来,通过这几种元素的不断演化形成了多种多样的元素,也就慢慢形成了我们见到的万物。如果没有了氦,也就基本上没有了万物。
虽然在自然界中氦主要存在于天然气体或放射性矿石中。在地球的大气层中,氦的浓度十分低,只有5.2万分之一,但是不必担忧。
地球上可以没有某种生物,也不会没有氦。所以不用怕,如果没有氦,我们也就不存在了。
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大气层氦的含量
