我們?cè)谏钪谐R?jiàn)的氦氣就是那種很大并且能漂浮的氦氣球,它經(jīng)常被用在活躍氣氛上,那么氦氣究竟是什么呢,氦氣被稱為元素周期表中的第二元素,它是一種惰性氣體,而實(shí)際上氦是整個(gè)宇宙中第二豐富的元素,僅次于氫,然而在地球上,它實(shí)際上在過(guò)去幾十年中根本不常見(jiàn),對(duì)這種元素需求的飆升,使人們對(duì)該氣體的日益短缺以及其未來(lái)如何使用感到擔(dān)憂,雖然派對(duì)氣球的減少肯定令人掃興,但它也意味著非常重要的行業(yè)所需的資源面臨缺乏,這些行業(yè)迫切需要氦氣才能生存下去,那么我們來(lái)看看氦氣到底是如何被發(fā)現(xiàn)的,甚至在日常生活中被使用的。
其實(shí)除了普通派對(duì)氣球,氦氣其實(shí)是有更大意義的,時(shí)間可以一直追溯到1800年末,當(dāng)時(shí)兩位瑞典化學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一些微量的元素,但直到1900年初,大量的氦氣儲(chǔ)備才被首次發(fā)現(xiàn),作為美國(guó)境內(nèi)天然氣田的一部分,在發(fā)現(xiàn)并確定氦氣實(shí)際上比空氣輕后,美國(guó)海軍贊助了幾個(gè)實(shí)驗(yàn),并最終發(fā)展成為世界上第一個(gè)充滿氦氣的飛艇,此后不久,美國(guó)政府認(rèn)識(shí)到這些元素的戰(zhàn)略價(jià)值,于是決定在德克薩斯州阿馬里洛建立所謂的國(guó)家氦氣儲(chǔ)備,它之所以出現(xiàn)在這個(gè)地方,主要是由于附近有許多天然氣田,而且氦氣通常是天然氣提煉的副產(chǎn)品,這使得它很容易儲(chǔ)存在那里,隨著二十世紀(jì)的發(fā)展,氦氣成為軍用飛艇和太空探索的關(guān)鍵,當(dāng)時(shí)美國(guó)政府規(guī)定,所有私人氦氣生產(chǎn)商必須將他們的儲(chǔ)存物賣(mài)給儲(chǔ)備庫(kù),以便在地球表面以下約3000英尺處安全儲(chǔ)存。
這些存儲(chǔ)庫(kù)建在多孔的巖石中,并且這里能夠容納超過(guò)10億立方米的氣體,以防止任何氣體逃回地表,事實(shí)上美國(guó)對(duì)氦氣的儲(chǔ)備就是如此之大,基本上可以填滿相當(dāng)于40萬(wàn)個(gè)奧林匹克大小的游泳池,雖然這一切聽(tīng)起來(lái)很極端,但它阻止了當(dāng)時(shí)的稀缺資源的出口,美國(guó)對(duì)它有基本的壟斷,防止其他國(guó)家將氦氣用于自己的飛艇或軍事用途,這就是為什么像興登堡號(hào)這樣的德國(guó)飛艇最終使用了氫氣,而且最終也沒(méi)有得到太好的結(jié)果,但除了軍事用途之外,隨著20世紀(jì)的發(fā)展,氦氣開(kāi)始發(fā)揮更大的作用,當(dāng)然,如今氣球也許是最知名的元素用途,還有更重要的用途但大多不為人知,例如在醫(yī)療領(lǐng)域,氦氣被用來(lái)冷卻磁共振成像儀或MRI中使用的超強(qiáng)磁鐵,據(jù)了解,氦氣是地球上最冷的物質(zhì)之一。
當(dāng)氦氣處于液態(tài)時(shí),它能很好地冷卻機(jī)器中的超強(qiáng)磁鐵,此外,氦氣還經(jīng)常用于日常技術(shù)領(lǐng)域,以及手機(jī)、電視、電腦、平板電腦所依賴的半導(dǎo)體芯片,在生產(chǎn)過(guò)程的幾個(gè)不同階段,這些只是依賴氦氣的許多行業(yè)中的幾個(gè)例子而已,問(wèn)題是,所有這些行業(yè)在世界各地都在增長(zhǎng),隨著它們的增長(zhǎng),對(duì)氦氣的需求也在增長(zhǎng),再加上過(guò)去幾十年行業(yè)的重大變化,所以人們對(duì)氦氣供應(yīng)量的擔(dān)憂也在增長(zhǎng),這一切真正開(kāi)始于19世紀(jì)90年代,當(dāng)時(shí)美國(guó)政府決定它們不需要那么多的氦氣,可能他們覺(jué)得飛艇和航天器對(duì)國(guó)家安全不太重要,因此開(kāi)始縮減供應(yīng)。,就在那時(shí),比爾-克林頓簽署了氦氣私有化法案,授權(quán)美國(guó)政府將其氦氣供應(yīng)出售給私營(yíng)企業(yè),結(jié)合這一事實(shí),世界上大部分可用的氦氣是作為天然氣開(kāi)采的副產(chǎn)品獲得的,而隨著更新和更多的可再生選擇的出現(xiàn),世界各國(guó)正試圖進(jìn)一步地?cái)[脫氦氣,但這其中有一個(gè)問(wèn)題,那就是在短期內(nèi)將會(huì)出現(xiàn)重大的氦氣供應(yīng)問(wèn)題。
氦氣的生產(chǎn)是至關(guān)重要的,因?yàn)樗c許多行業(yè)都息息相關(guān),如今有三個(gè)國(guó)家擁有大部分的氦氣儲(chǔ)存,包括美國(guó)的39億立方米,阿爾及利亞的18億立方米和俄羅斯的17億立方米,還有其他國(guó)家,如波蘭、澳大利亞、加拿大、卡塔爾和中國(guó)也持有氦氣,但數(shù)量要少得多,如今人們已經(jīng)在全球范圍內(nèi)每年使用近2億立方米的氦氣,預(yù)計(jì)在未來(lái)十年將繼續(xù)逐年增長(zhǎng),而隨著需求繼續(xù)超過(guò)供應(yīng),氦氣的儲(chǔ)備量并不會(huì)永遠(yuǎn)維持目前的水平,如果生產(chǎn)完全停止,它只能滿足我們未來(lái)37年左右的需求,這就是為什么我們必須繼續(xù)以穩(wěn)定的速度生產(chǎn)氦氣的原因,同樣重要的是要注意,地球上剩下的氦氣來(lái)源可能也只有這么多,因?yàn)樯a(chǎn)氦氣的花崗巖類(lèi)型的巖石本來(lái)就不多,而大型天然氣田有時(shí)富含氦氣,但目前人們也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何新的大型天然氣田,科學(xué)家估計(jì)有51. 9億立方米的氦氣尚未被捕獲,包括已知的美國(guó)、阿爾及利亞、卡塔爾、俄羅斯、中國(guó),和加拿大的大型礦藏,假設(shè)所有這些氦氣都能被捕獲,可能會(huì)供人類(lèi)使用持續(xù)幾百年。
但除此之外,我們可能最終不得不在我們的地球家園之外的其他地方尋找,例如一些國(guó)家正在尋找月球上的氦氣,特別是氦三,它可以用來(lái)創(chuàng)建核聚變工廠,甚至完全沒(méi)有放射性的,并且許多大型氣體巨行星,如木星等,都被證實(shí)含有氦和氦三,也可以被捕獲,所以一旦地球上有限的氦供應(yīng)耗盡,人類(lèi)遲早會(huì)被迫將我們的觸角伸向這些其他天體,以獲得更多的氦,繼續(xù)為我們的工業(yè)提供燃料,填充我們的氣球,因?yàn)閷?duì)氦氣的渴望可能最終會(huì)成為未來(lái)太空探索的催化劑之一。
但無(wú)論如何,我們知道我們?cè)诘厍蛏系暮夤?yīng)不會(huì)在短期內(nèi)永遠(yuǎn)持續(xù)下去,而全世界對(duì)該元素的需求又至關(guān)重要,所以這將會(huì)與全球穩(wěn)定和自由貿(mào)易聯(lián)系在一起,人們應(yīng)確保任何需要這種資源的人,在未來(lái)許多年都能得到它,但在未來(lái),如果我們繼續(xù)使用這種重要的資源,我們可能不得不變得更有創(chuàng)造力,并將目光投向地球之外。