被天体撞上的后果：地核“漏气”了45亿年，直到现在?

一个巨大的天体可能撞击了地球，月球可能就是从这次撞击中诞生的。

在地球上所有的氦中，有0.000137%是地球科学家特别关注的，因为它们可能与地球的起源有关。

1903年5月，在美国堪萨斯州的小镇德克斯特，居民们正在筹划一场盛大的庆祝活动不久前，这里发现了丰富的地下天然气人们理所当然地认为这个地方有天然气，期望天然气资源能让他们过上好日子

按照计划，庆典的高潮将是气井点火试气可是，当市长说完，把点燃的干草扔进出风口时，并没有火市长又重复了几次，结果还是一样镇上的居民不得不接受这个令人失望的结果这些不可燃气体随后被送往堪萨斯大学进行鉴定堪萨斯大学的化学家发现其中有一种未知成分

这种未知成分是氦镇民们不会想到，当初被他们拒绝的氦气，如今已经成为比天然气更有价值的资源可是，对于地球科学家来说，地球上有0.000137%的氦值得特别关注——这是氦的一种同位素，氦—3

充氦气球可以漂浮，不易燃，因此广受欢迎可是，一些研究人员指出，这是对资源的极大浪费

每年约有2公斤氦—3从地球深处泄漏，沿着大洋中脊和地幔热点到达地球表面问题是我们仍然不知道这些氦—3是来自地幔还是地核，地球深处还储存着多少氦—3这些问题可能与地球起源有关

《冲出月球》

大约138亿年前的大爆炸后不久，元素周期表中最轻的氢和氦开始出现，其中氦由两种稳定同位素组成:大部分是氦—4，少量是氦—3几十亿年过去了，当宇宙冷却到一定程度时，这些原始的氦与巨大的气体和尘埃云一起坍缩，在其中心形成了一个热核——我们的太阳就是这样诞生的而没有进入恒星核心的物质可能会变成行星，小行星和其他碎片——包括我们的地球

哈勃望远镜下的泻湖星云中心

地质学家已经知道现今地幔深处有大量的氦—3但在地球历史上，氦—3并没有乖乖地留在地球内部，它离开的途径主要有两种:一种是巨大的撞击事件，比如原行星忒伊亚的撞击事件，可能已经撞出月球，另一种方式较慢，如大洋中脊，地幔热点等能使深部地幔浮出地表的构造运动

问题是，无论从哪种方式离开，一旦来到地表，大部分氦都会直接进入地球大气层，很容易离开地球的系统，极少数氦可以循环回地幔那么，在过去的几十亿年里，如果地幔深处的氦—3一直在付出却从未回报，那么这些源源不断逸出的氦—3又是从哪里来的呢

有研究人员提出，大量氦—3储存在地核中，源源不断地供给地幔深处新墨西哥大学的地球科学家彼得·奥尔森和扎卡里·夏普支持这一观点他们认为地核就像一个保险箱:与地球系统的其他部分相比，它更不容易受到大规模撞击事件的影响，它不会参与地球表面的板块构造活动在这种假设下，数量就成了一个关键问题:地核形成时获得了多少氦—3，又有多少氦—3被输送到地幔

地核是一个保险箱

前段时间，奥尔森和夏普建立了一个模型，试图更详细地解释这一过程这项研究发表在《地球化学，地球物理学，地球系统》杂志上在他们的模型中，他们主要关注氦—3在两个重要阶段的变化:地球早期吸积过程中获得氦—3的过程，以及之后失去氦—3的过程

根据目前的类地行星形成理论，地球刚形成时，地表还是一片炽热的岩浆海如果原始地球增长到足够大的质量，可以吸引富含氢和氦的大气在这样的环境下，岩浆海表面可以溶解高压大气中的氦气计算表明，一部分氦可能储存在地幔中，一小部分氦最终可能进入原核生物

奥尔森和夏普的模型推测，大约45亿年前的一次撞击在地幔中释放了氦—3——这是忒伊亚的原行星撞击事件，这次撞击抛出的碎片可能形成了月球的雏形可是，这颗原行星并不足以泄露地核:这次撞击只是大范围熔化了地壳，并使地幔中的大部分氦逃逸此时的地核就像一个保险箱，保存着地球最后的氦—3储备

不过，这次撞击虽然未能直接撞上地核，但仍有可能导致地核氦—3的泄漏:如果早期地幔中的氦被大量消耗，整个核幔边界就会出现明显的氦浓度失衡，在接下来的地球历史中，地核中的氦—3将不得不泄漏到地幔中，然后伴随着地幔对流来到地表。

经典的地球圈层结构图，地球的真实结构可能要复杂得多。

奥尔森和夏普想做的是，利用氦—3目前的泄漏率和氦—3在地幔深处的可能浓度，推断出有多少氦—3从地核被输送到地幔，从而知道有多少氦—3在形成初期就进入了地核计算表明，在地球形成初期，原核中有100亿到9000亿公斤的氦—3如此巨大的数字说明地球是在一个蓬勃发展的太阳星云中形成的，那里有高密度的气体

仅限于模型

诚然，像大多数模型研究一样，这个结论仍然缺乏有效的证据模型运算的结果是基于各种假设的——比如地球在吸积过程中获得了氦—3，氦进入了前核等等这些假设，以及其他不确定性，包括太阳星云相对于地球形成了多久，意味着地核中的氦—3可能低于计算结果这是写在纸上的

但是奥尔森和夏普仍然希望找到更多的线索来支持他们的观点例如，大爆炸中与氦同时产生的氢可能是一个很好的起点如果能发现其他太阳星云中的气体，比如氢气，以类似氦—3的速率从类似的地方泄漏出来，可能就是一个‘确凿的证据’

没有完全漏，但也漏了。

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