太惊人了！地球的地核竟然正在泄漏，泄漏的物质甚至来到了地球表面，你是不是觉得完全不可思议？这是中美两国科学家近日联手发现的，并为“人造太阳”的燃料来源提供了新的方向。

地核是在地球诞生之初形成的，然后就被包裹在2900公里厚的坚实岩石层里，没有人能够想象，会有什么物质从这么深的密实结构中泄漏出来。

这种物质就是氦-3，宇宙大爆炸不久后就形成了，当45亿年前地球从气体和尘埃中聚集起来的时候，氦-3和其它物质混合起来，最终锁定到了地心。而地球表面的氦-3，则逃逸到了太空中，所以极为罕见。

此前科学家们发现，在地球表面的火山岩石中发现了氦-3的痕迹，这说明某种未知的机制正允许这种罕见的气体从地核中泄漏出来，通过火山排放到大气中，那么氦3究竟是怎么泄漏出来的呢？

来自美国普林斯顿大学的邓杰（JieDeng，音译）博士，和来自中科院广州地球化学研究所的杜志学（ZhixueDu，音译）博士联手合作，借助一流的科学手段，终于揭示了这个令人困惑的地核泄漏之谜。

科学家们利用第一性原理计算表明，一种名为氧化镁（MgO）的矿物质可能在氦-3从地核泄漏到地幔的过程中，发挥了关键作用。

这一过程被称为“析出”，是指在一定条件下，均匀的矿物质会转化为多个不同的“分离”相。通过这一过程，氧化镁有可能将氦-3从地核输送到地幔，甚至更远。

地核泄漏氦-3的发现，不仅揭示了地球内部深层的神秘情况，对于理解生命如何在地球上出现，以及在宇宙其他地方是否可能存在生命具有重要意义。因为氧化镁可能不仅输送氦-3，还可能将其他元素富集到地幔和地壳中，包括导致地球生命诞生的成分。

这一重大发现也可能进一步推动核聚变研究。核聚变是一种潜在的能源形式，理论上可以为人类提供几乎无限的清洁能源，也就是我们说的“人造太阳”。

氦-3和氘的聚变反应由于能量密度高，但几乎不产生中子，辐射危害小，废料处理简单，而被认为是最理想的燃料来源。

然而氦-3在地球表面极为稀少，此前科学家们认为大致有三种来源，即锂散裂、宇宙射线轰击和氚的衰变。

这些氦-3大都逃逸到了高层大气和太空中，剩下一些可能富集在俯冲带沉积物中，大约有1000吨；海底的星际尘埃颗粒中可能有1200吨，然后就是天然气中含有少量的氦-3。

如果将美国所有天然气中的氦-3都提取出来，每年可以得到26立方米，约5公斤，而美国天然气资源总量中，可能一共只有半吨的氦-3。

但氦-3主要用于中子辐射探测器和医疗诊断，美国最多的时候每年要消耗70000升氦-3，这些氦-3是从哪里来的呢？

你可能万万想不到的是，氦-3的主要来源竟然是氢弹的弹头！

原来氢弹主要使用的是氚，而氚衰变就会产生氦-3，但氚衰变成氦-3会降低核弹头的威力，因此必须定期从核弹头和储存的氚中取出累积的氦-3，这就成了世界上氦-3最主要的来源。

但随着削减核武器条约的签署，核武器保有量大大下降，导致氦-3产量也越来越低，美国使用氦-3的总量也不得不降到了每年约6000升，而价格自然也就水涨船高，达到了30000美元/克，远远超过了黄金。

所以人们开始打起了月球的主意，因为其表面大约有100万吨的氦-3，而水星表面可能更高达900万吨。

但这些都是远水解不了近渴，现在发现了一种氦-3来源的新机制，虽然还不知道怎样才能利用，但至少为我们提供了一个新的方向。

中美科学家的共同研究，让我们看到了跨国合作的力量，地核正在泄漏氦-3的发现，为我们揭开地球内部深处的秘密提供了新的线索，也为我们寻找地球表面上罕见的氦-3提供了新的可能性。

这项研究发表在5月4日《自然-地球科学》杂志上。

论文：https://www.nature.com/articles/s41561-023-01182-7