氢变氦释放多少能量：人类正在轻率地浪费一种重要的 不可再生的资源

氢变氦释放多少能量：人类正在轻率地浪费一种重要的 不可再生的资源这是位于德克萨斯州阿马里洛的一个氦提取设备。任何离开工厂的氦都会飘浮到大气层的顶部，在那儿可能会与阳光相互作用，最后进入星际空间。衰变是一个较重的原子核放出一个粒子（氦核）的过程，从而产生一个更稳定的结构并且释放能量。当这种衰变在地下深处发生时，粒子可能会与两个电子重新结合，在足够长的时间内建立起中性氦的储备。如果你知道元素周期表，那可能会意识到氦核与一个粒子是相同的。尽管这些不稳定的原子核多数的半衰期在10亿年或更长，但地球已经有40多亿年的历史了。在地球深处，这些重元素的衰变意味着我们的星球是一个非常缓慢的氦工厂。在人类生命周期的时间尺度上，放射性衰变产生的氦完全可以忽略不计。地下产生一定的可观质量的氦往往需要数亿年的时间。它们形成在这些重元素的矿脉沉积的地方，产生巨大的氦地下储存库。一旦它被提取出来，我们就得再等上几亿年的时间来等这些储存物质自己补充。

通过地震学和地球物理学的观测，地球内部的岩层得以被明确定义和理解。在地壳深处，存在着大量的镭、钍和铀这样的重元素。它们的放射性衰变产生了大约50%的地球内部热量（另一半来自于重力收缩），也正是这些衰变，在地质时间尺度上增加着地下氦的储备。

虽然构成地球的大多元素如铁、镍、硅、氧、硫、铅等元素都是稳定的，但也有几个例外，它们在离地核越近的地方含量越多。镭、钍和铀这类元素的含量虽然只占地球的不到1%，却产生了地球内部能量的一半。

这些元素是通过爱因斯坦的最伟大的方程——产生能量的。它们的原子核质量非常大，且不稳定。只要有足够的时间（半衰期），它们就会发生放射性衰变，微小的一部分质量转化为能量，能量可以根据精确地计算出来。最常见的衰变方式是衰变：发射一个由两个质子和两个中子组成的粒子。

衰变是一个较重的原子核放出一个粒子（氦核）的过程，从而产生一个更稳定的结构并且释放能量。当这种衰变在地下深处发生时，粒子可能会与两个电子重新结合，在足够长的时间内建立起中性氦的储备。

如果你知道元素周期表，那可能会意识到氦核与一个粒子是相同的。尽管这些不稳定的原子核多数的半衰期在10亿年或更长，但地球已经有40多亿年的历史了。在地球深处，这些重元素的衰变意味着我们的星球是一个非常缓慢的氦工厂。

在人类生命周期的时间尺度上，放射性衰变产生的氦完全可以忽略不计。地下产生一定的可观质量的氦往往需要数亿年的时间。它们形成在这些重元素的矿脉沉积的地方，产生巨大的氦地下储存库。一旦它被提取出来，我们就得再等上几亿年的时间来等这些储存物质自己补充。

这是位于德克萨斯州阿马里洛的一个氦提取设备。任何离开工厂的氦都会飘浮到大气层的顶部，在那儿可能会与阳光相互作用，最后进入星际空间。

那么，我们要如何管理这项资源呢？答案是：“没有办法。”当我们对液氦的依赖在日益增加时：医学诊断涉及到的超导磁体的磁场环境，液氦的使用变得更加常见，但我们对地球上不可替代的氦储备却没有长期计划。国家（美国）氦储备（局？）由于只能再维持两年的大量氦储备而面临被拍卖的风险。

全球的氦形势也不太乐观。在全球范围内只有14家工厂开采和提炼氦，其中一半在美国。我们现在正经历着21世纪以来的第三次全球氦短缺，也是自2016年在坦桑尼亚发现一个巨大的天然氦储存库以来的第一次。大量的氦被轻率地浪费在像气球和生日派对等一次性活动上的现状是没有办法维持的。

美国物理学会和美国土地管理局2016的一项研究显示，实验室用氦的价格从2010年的每升5美元涨到了2013年的每升逾16美元。

与此同时，商用氦的价格也在上涨。然而氦价格的上涨的影响不仅在于科学和社会方面，还包括：

• 核磁共振成像和其他医疗诊断价格上涨。
• 人类将在不到200年的时间里耗尽地球上所有的氦资源，那些依赖液氦进行基础科学研究的成本将不断增加。
• 并且更令人唏嘘的事实是：联邦氦供应的私有化计划只会加速这种宝贵的不可替代的资源的浪费。

相反，唯一激起水花的是派对城这个被认为是最佳购买氦气球品牌，它因为氦气短缺而闭了5%的商店。

每当我们往一个气球里灌满氦气，实际上就是让气球内所有的氦原子背负逃离地球大气层的命运。。在短短的几十年里，我们就耗尽了数十亿年才积累起来的自然资源。

每当你用氦气充满一个气球，你就让在地球上形成了数十亿年的约3×10^23个氦原子离开这个星球。人类作为地球上的一个物种，正在通过几十年的滥用来破坏我们星球的氦产生的整个历史。让科学和医学研究、应用变得更加困难与昂贵；加剧了全球氦气短缺，这已经已经处于可怕的形势中了。

相比之下，其他的像开采其他星球或是从大气中提取而得到氦的方式都是非常昂贵的。我们在地球上只有一次机会来提取和保存地表下的氦。我父母因轻率而失去的每一个原子都是另一个未来我们将被迫以一种更困难和占用更多资源的方式才能获得的原子。氦在宇宙中是丰富的，但在地球上却极为稀有与珍贵。我们是时候做些什么来保护它了。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

translate: SASA

author: Ethan Siegel

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