地球核心藏有「原始」氦氣？新鐵化合物揭開謎團

科學家最近成功在高溫高壓下，將氦原子嵌入鐵晶體中，形成了一種全新的化合物。這項突破性研究不僅揭示了氦氣在地球內部的可能去向，更為地球核心的組成提供了新的線索。

東京大學物理學家廣瀨敬與其團隊利用鑽石壓砧裝置，將鐵和氦置於超過5萬個大氣壓和攝氏1000度以上的極端環境中。結果發現，氦原子會進入鐵原子之間的微小空隙，形成一種含有氦的鐵晶體。值得注意的是，這種晶體的體積比相同壓力下的純鐵晶體更大，顯示氦原子確實佔據了鐵晶體中的間隙位置。

氦是元素週期表中最不活潑的元素之一，通常不會與其他元素形成化合物。然而，在極端壓力下，氦卻能與氮、鈉等元素產生互動作用。這次研究更首次證實，氦也能與鐵形成有序的晶體結構。

這項發現可能解釋了地球內部氦氣的分佈。地球上的氦氣主要來自鈾等元素的放射性衰變，但某些海底火山噴發卻釋放出僅含一個中子的氦原子，這些「原始」氦氣可追溯至宇宙大爆炸後不久。研究團隊認為，地球核心的鐵質部分可能儲存了這些原始氦氣。

然而，要確定氦氣更傾向於存在於地核還是地函中，還需要進一步的實驗。廣瀨敬指出：「氦在巖漿、矽酸鹽熔體和金屬鐵之間的分配是關鍵。」如果氦在鐵中比在地函的矽酸鹽中更穩定，那麼地核就可能是氦氣的主要儲存場所。

這項研究不僅具有地球物理學意義，更可能拓展稀有氣體化學的範疇。加州州立大學北嶺分校的化學家苗茂生表示：「我想知道這種現象是否僅限於鐵，還是也可能發生在其他過渡金屬上。形成其他氦金屬化合物，可能會帶來我們從未想過的化學反應。」

雖然這項研究還不能直接證明地核中存在氦氣，但它確實為這種可能性提供了有力的支援。隨著更多實驗的進行，我們或許能更深入瞭解地球核心的組成，以及氦氣在地球演化過程中所扮演的角色。