地球核心藏有太陽系誕生時的原初氦氣？

最新研究指出，地球的核心可能藏有來自太陽系誕生時的原初氦氣。這項發現不僅揭示了氦氣與鐵在地心高溫高壓環境下能夠混合的現象，更可能為地球形成速度的長期爭議提供關鍵線索。

這種稀有氦氣被稱為氦-3，其原子核由兩個質子和一個中子組成。相較之下，氦-4（由兩個質子和兩個中子組成）則更為常見，且通常是放射性元素衰變的產物。氦-3幾乎完全來自於形成太陽系之初的塵埃與氣體雲，而這種原初元素早已被證實存在於地球內部。每年約有2公斤的氦-3從中洋脊和火山熱點洩漏出來，但究竟它是如何在數十億年間持續留在地球內部，至今仍是個未解之謎。

氦氣是一種極輕的氣體，大多數揮發性氣體早已在地球形成初期逃逸，例如在月球形成的巨大撞擊中被吹散，或因地殼板塊運動而被帶到地表。科學家推測，這些原初氦氣可能被鎖在地球核心，遠離重大幹擾，並以極慢的速度洩漏到地表。然而，核心主要由鐵組成，而氦氣與鐵通常並不相容。

東京大學的行星科學家Kei Hirose及其團隊的最新研究打破了這一認知。他們發現，在地心的高溫高壓條件下，氦氣與鐵確實能夠混合。研究人員將鐵和氦氣加熱至727至2,727攝氏度，並以鑽石砧施加相當於地表壓力5萬至55萬倍的壓力，隨後在低溫下減壓並測量其晶體結構。結果顯示，高溫高壓下的固態鐵可含有高達3.3%的氦氣。

未參與該研究的新墨西哥大學地球物理學家Peter Olson指出，雖然實驗中使用的是氦-4，但氦-3的行為可能非常相似。這項研究證實了氦氣能夠長期留在地球的固態核心中，但Olson也提醒，核心僅有4%是固態，因此仍需進一步研究液態核心中的氦氣行為。

Olson強調，瞭解氦-3如何在地球形成過程中進入核心，對於推斷地球的形成時間至關重要。像氦這樣的輕氣體僅在形成太陽系的氣體與塵埃雲中存在數百萬年。如果科學家能證明地球核心含有大量氦-3，這將強烈暗示地球形成速度極快，從而為太陽系誕生的長期爭議提供重要證據。