这两种元素在地球上极为稀缺,但在其他天体上到处都是
在地球上很稀有,而在宇宙其他天体中却很常见的元素中,排名第一的是氦(He)。氦在元素周期表中排名第二,在常温下是一种无色无味的惰性气体。氦气的密度只有大气层中空气密度的七分之一,地球的引力不能有效的束缚住它,因此大气层中的氦气很容易逃逸到太空中去,这造成了地球的大气层中氦的含量非常稀少,仅为百万分之五点二。因为氦的化学性质很不活泼,一般不会和其他元素发生反应,所以在地球表面上找不到天然的氦气矿。
目前地球上氦主要是由地表下的放射性元素如铀、钍等衰变产生的,这些放射性元素在衰变过程中会发射出含有氦的粒子,通常情况下,这些氦会慢慢散逸大气层中,并最终逃逸到太空。但如果在它的附近有恰好天然气存在的话,这些氦就会被天然气捕获,根据研究天然气对氦的捕获能力很高,氦在天然气中的浓度最高可以达到7%。我们现在所用的氦气,大多数都来自于这种伴生于铀矿的天然气,这种高氦的天然气在地球上并不常见,根据目前探明的情况,其主要分布于美国,而我国的氦气80%都是依赖进口。
氦气因为比空气轻又不容易产生化学反应,在以前主要用做填充飞艇和气球、制作霓虹灯、防腐等用途。随着科技的发展,在原子反应堆、激光器、超流体、氩氦刀等等高科技领域以及传统工业上,人们发现氦气都有着重要的用途,因此氦资源越来越受到各国的重视。近年来有传闻说做为一种地球上不可再生的资源,地球上的氦将在30年内耗尽,美国已经在考虑将氦列为战略资源并限制其出口。这也导致最近的氦气价格节节攀升,可以预见的是在不远的将来,氦气会越来越稀缺,其价值也会水涨船高。
虽然氦在地球上非常稀缺,但它却在宇宙空间的其他天体中广泛存在,根据科学家的研究,在整个可观测宇宙中,氦占了宇宙总质量的23%,其主要存在于恒星和大型气态行星中,一些老年恒星中的氦含量甚至高达40%。在我们太阳系,木星的大气层18%都是氦,而太阳的氦含量则为24.85%,由此可见氦在宇宙中的广泛存在。
排名第二的是氖(Ne),氖在元素周期表中排名第十,在常温下氖也是无色无味的惰性气体。氖气的密度比氦气要大,大约是空气密度的三分之二,因此在大气层中氖的含量要多一些,为百万分之十八。氖气主要用来制作霓虹灯、荧光屏等设备,近年来也用被用于高能物理的研究,总的来说应用前景没有氦气好。但是因为目前氖气的主要来源是从液化空气中分馏,其成本比较高而产量较少,所以在现阶段氖气的价格比氦气还要贵。氖元素是从恒星的核聚变作用中产生,因此在宇宙空间中氖是很常见的,它在宇宙总质量的占比中仅次于氢、氦、氧和碳,是宇宙第五多的元素。
虽然以上两种元素地球上很稀少,但是地球上其它重元素,如金、银、铜、铂、铱、铅等,在相对于宇宙的大尺度上讲其含量是很多的,因为宇宙空间中的恒星和气态行星等大型天体基本上都是由氢、氦之类的轻元素组成,而重元素大多都集中在岩质行星。因此我们也不必抱怨宇宙厚此薄彼,好好珍惜当下的地球吧!
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