你知(zhī)道嗎(ma)？現在科學家最擔心的不是氧氣和氫氣稀少，而是害怕氦氣耗盡！當你想到元素周期表上的第二種元素氦時，你首先想到的是什麽呢？是的，正是這種物(wù)質使氣球上升！但是，除此之外(wài)，氦氣在科學上還有一(yī)些極其重要的用途。事實上，它也存在于宇宙的各個角落，即使我(wǒ)(wǒ)們沒有意識到它。但問題是，在地球上，它最終注定會耗盡。

     本期内容我(wǒ)(wǒ)們就來回答這個非凡的問題：爲什麽科學家如此擔心氦耗盡？

氦氣爲什麽這麽重要？

     氦在地球上是一(yī)種奇怪的矛盾體(tǐ)。雖然它是整個宇宙中(zhōng)第二豐富的元素，與氫(最豐富的)結合形成了大(dà)約99.9%的已知(zhī)物(wù)質，但氦在我(wǒ)(wǒ)們這個星球上卻越來越稀少。主要原因是，目前它幾乎是一(yī)種完全不可再生(shēng)的資(zī)源。這裏有幾個問題在起作用：

     首先，氦非常輕，氦原子不容易與其它原子結合。這意味着一(yī)旦氦被釋放(fàng)到大(dà)氣中(zhōng)，它就會不斷上升，上升，上升，直到它完全逃離(lí)地球，進入太空，永遠消失。顯然，如果我(wǒ)(wǒ)們依賴穩定的氦供應，這已經不是一(yī)個理想的情況了，而我(wǒ)(wǒ)們已經做到了。

     其次，比較糟糕的是，新一(yī)代氦也是一(yī)個緩慢(màn)且不太可能的過程。雖然大(dà)部分(fēn)遠離(lí)地球的氦是在恒星内部形成的，而恒星内部的氫是核聚變産生(shēng)的，但地球上存在的氦則深埋在地球表面以下(xià)。這是一(yī)種自然放(fàng)射性衰變的産物(wù)，但問題是，因爲産生(shēng)它所需的過程可能需要數百萬年的時間才能展開(kāi)。所以，現在我(wǒ)(wǒ)們有了一(yī)種需要很長時間才能形成的産品，但一(yī)旦它最終被開(kāi)發出來，它也會很快消失。

     最後，雖然氦可以開(kāi)采，如果能有效地進行開(kāi)采，它的逃逸是可以防止的，但這需要一(yī)系列非常特定的地質條件：

     因此，地球上擁有豐富埋藏氦元素的地方少之又(yòu)少。這種物(wù)質易揮發，需要很長時間才能形成，而且形成的條件并不常見。考慮到所有這些要求，氦的可用性在曆史上一(yī)直是不可預測的，這也許就不足爲奇了。

氦在醫學領域的價值

     但是，爲什麽這是一(yī)個問題呢?氦氣短缺不就意味着會有更少的氣球在這個地方彈跳嗎(ma)？

     是的，這可能意味着氣球會減少，但氦氣獨特的物(wù)理特性意味着它不僅僅是一(yī)個噱頭。在氦最有趣的固有特性中(zhōng)，它是第二輕的元素(僅次于氫)；就像氫一(yī)樣，它也不易燃；而且，可以說最重要的是，它是一(yī)種非常有效的低溫流體(tǐ)，這意味着在液态狀态下(xià)它非常冷，它具有重要的科學應用。

      考慮到這一(yī)點，氦在今天的實驗室和特定的實驗室設備中(zhōng)已經成爲必不可少的元素。這些冷卻特性意味着液氦幾乎和外(wài)太空一(yī)樣冷，這在醫療保健行業是非常寶貴的，例如，它們被用于MRI機器。核磁共振成像(MRI)是通過超導線圈來工(gōng)作的，超導線圈可以産生(shēng)強大(dà)的磁場……但其背後的科學隻有在線圈保持足夠涼爽以容納所需的電(diàn)流時才有可能實現，這正是氦的來源。據估計，目前地球上使用的氦幾乎有三分(fēn)之一(yī)被用于世界各地醫院和實驗室的核磁共振成像。因此，考慮到這些機器對我(wǒ)(wǒ)們的重要性，很容易理解爲什麽氦短缺是一(yī)個壞消息。

氦在其它科學領域的價值

    除了醫療保健，其它使用超導的著名機器，包括歐洲核子研究中(zhōng)心(CERN)的大(dà)型強子對撞機，它以研究粒子物(wù)理學而聞名。核磁共振波譜儀(NMR)也被用來觀察亞原子原子核的細節。近年來，以這種方式研究粒子變得越來越重要，科學家們可以了解更多關于粒子相互作用的原理，并發現以前未知(zhī)的粒子，從而更好地了解宇宙。

     但是，再一(yī)次地，這是一(yī)個依賴穩定可靠的氦供應的研究領域。由于獲取氦的困難，其成本往往會波動，有時甚至嚴重……這給研究和醫療帶來了更大(dà)的壓力。在某些情況下(xià)，使用替代品是可能的，據報道，許多實驗室都試圖在某些任務中(zhōng)從氦轉換到液氮。液氮更容易獲得，也更便宜，盡管它不能像氦那樣提供低溫。因此，在不損壞昂貴設備的情況下(xià)，通常還是不适合改用液氮。

     在此之前的幾十年，世界一(yī)直依靠美國聯邦氦儲備委員(yuán)會，該組織于20世紀20年代開(kāi)始儲備氦。但該機構在過去(qù)幾年裏逐漸被抛棄，于是在本世紀初結束了業務，這再次造成了巨大(dà)的不确定性。坦桑尼亞和卡塔爾等其它地區是著名的氦熱點，但這些供應能在多大(dà)程度上解決(或滿足)全球不斷增長的需求，還有待觀察。

那麽，未來會是什麽樣子呢？

      氦氣需求的增長部分(fēn)是由于兩個依賴全球氦氣儲備的新興産業組成：太空旅行和量子計算。例如，私營太空公司SpaceX已經使用氦氣爲其火(huǒ)箭提供動力；而谷歌等公司此前強調，氦氣的低溫特性對于維持量子計算機尖端動力所需的超導體(tǐ)是多麽重要。與此同時，甚至在考慮到所有這些即将被提出的技術和小(xiǎo)配件之前，氦已經被持續地用于許多更廣泛應用的設備的生(shēng)産，比如一(yī)些普通的電(diàn)腦、手機和電(diàn)視。

其它星球的氦氣開(kāi)發

      如果我(wǒ)(wǒ)們想讓我(wǒ)(wǒ)們的技術繼續發揮作用，我(wǒ)(wǒ)們要麽需要找到更多的氦，要麽找到合适的替代品。在另一(yī)個世界裏，我(wǒ)(wǒ)們可以觀察太陽系以及星際空間，尋找答案。在質量足夠大(dà)的行星上，包括木星和土星這樣的氣态巨行星，大(dà)量的氦仍被重力困在大(dà)氣中(zhōng)。然後，我(wǒ)(wǒ)們可能會在其中(zhōng)一(yī)個星球停下(xià)來，給我(wǒ)(wǒ)們的氦氣箱加滿油，就像我(wǒ)(wǒ)們用汽油來驅動汽車(chē)一(yī)樣。或者，我(wǒ)(wǒ)們也可以去(qù)拜訪一(yī)下(xià)太陽，那裏自然有幾乎無窮無盡的新鮮聚變氦，正等着我(wǒ)(wǒ)們去(qù)消耗它。

     但是，在現實世界中(zhōng)，這些都不是嚴肅的選擇。在地球上，這是一(yī)個有點不尋常的狀态，因此，當人類社會試圖從一(yī)般的化石燃料開(kāi)采中(zhōng)擺脫出來時，不幸的是，人們意識到，目前開(kāi)采的大(dà)部分(fēn)氦是大(dà)公司開(kāi)采天然氣的副産品。目前，世界上隻有爲數不多的幾家專門的氦精煉廠，所以，當涉及到這種特殊元素時，哪裏都沒有真正爲未來做好準備。

     盡管近幾個月來氦氣市場出現了一(yī)些平衡，但一(yī)些估計表明，在未來一(yī)到三代人的時間裏，這種最有價值的元素仍可能被完全耗盡。在這種情況下(xià)，盡管近幾十年來我(wǒ)(wǒ)們取得了長足的進步，但科學家、研究人員(yuán)、醫療專業人員(yuán)、技術革新者，以及更多的人發現自己陷入了困境。

結語

      氦是必要的！氦是罕見的！氦顯然正在耗盡！即使是在形勢好的時候，比如說，開(kāi)發了一(yī)種全新的資(zī)源，在短期内解決了我(wǒ)(wǒ)們所有的問題，但最終失敗的幽靈仍然籠罩着我(wǒ)(wǒ)們。而且，如果找不到解決辦法，整個行業可能會面臨嚴重的供應短缺，在整個社會造成連鎖反應。醫院可能面臨越來越大(dà)的壓力，實驗室可能難以運行設備，公司可能難以維持下(xià)去(qù)。它可能不會立即影響我(wǒ)(wǒ)們大(dà)多數人的日常生(shēng)活，我(wǒ)(wǒ)們大(dà)多數人可能隻知(zhī)道它是讓氣球上升的東西，但以上這些，就是爲什麽科學家們如此擔心氦會耗盡的原因。

    你認爲氦消耗殆盡還會給我(wǒ)(wǒ)們帶來什麽影響呢？