從最新的元素週期表中我們可以看到人類目前已經發現了超過100種元素,其中排在前列的元素是大家比較熟悉的,但並不代表它們在地球上都有普遍的分佈。其中氦是宇宙元素含量第二的物質,但在地球上極為稀缺,這是為何呢?
科學家通過對宇宙中的元素分佈進行探索發現,氫和氦不僅是分佈最廣的兩種元素,還是含量最高的兩種元素。其中氫元素佔到了宇宙總元素的75%左右,而氦元素也佔到了23%左右,剩下不到2%的元素都是其他元素。實際上宇宙在早期形成的過程中只產生了氫元素和氦元素,其他種類的元素都是隨著時間的推移由氫元素和氦元素逐漸結合而成,然後再由這兩者結合而成的元素再形成新的元素,以此類推,宇宙的元素種類越來越多,奠定了各種天體形成的基礎。
同時,對於宇宙元素分佈情況的探究從一定程度上為宇宙大爆炸理論提供了有力的支撐。在大爆炸理論提出後,科學家們苦於尋找什麼樣的證據可以證明它的成立,後來有科學家計算出了宇宙中氫元素和氦元素的比例,發現和實際情況十分相似,因此該理論也被更多人接受了。從天文學家探索的情況來看,宇宙中大多數天體的主要元素都是氫和氦,但唯獨地球不遵循這個規律,這是為什麼呢?
實際上也並非只有地球是特例,凡是品質小的天體都無法反應宇宙元素的整體規律。大品質的天體中往往以氫元素和氦元素為主,但地球大氣中的氦元素含量微乎其微。對此行星專家的解釋是,在太陽系剛形成的幾億年後,各大行星相繼形成,但由於地球的品質太小,無法像木星、土星那樣將氦元素固定在地球上,因此導致現代地球上的氦元素十分稀缺。
雖然如此,地球內部還是不斷地在產生氦元素。科學研究發現,氦元素主要出現在地殼中,尤其是一些放射性元素經過衰變後產生的,比如鈾元素髮生阿爾法衰變後會產生氦元素,但是含量少得可憐。科學家表示一千克鈾經過5000萬年的衰變僅僅產生1克氦氣,如此低效的生成效率是地球氦元素含量少的另一個原因。
還有一個原因導致地球上的氦元素含量少,那就是氦本身就是一種惰性氣體。氫和氦的化學性質截然相反,如果將兩者比喻成兩個不同性格的人,那麼氫就是活潑開朗、性格外向的人,而氦只能是那個內向的“宅男”。當氫在外面和其他元素玩得不亦樂乎的時候,氦往往只會自己躲在家裡面,因此導致了氫能夠以多種方式在地球上生存,而氦的蹤影寥寥無幾。
不僅如此,氦還因為品質輕的原因,常常飄到大氣層的邊緣。只要有一陣太陽風吹過,就會把氦給捲走。地球本身產氦的能力就不足,再加上太陽風無情的“掠奪”,導致地球上的氦更加緊缺。但是在人類社會的多個領域,氦具有許多重要作用,例如在大型強子對撞機中充當冷卻劑,這是其他氣體無法替代的。