自從人類認(rèn)識(shí)到其作為能源的價(jià)值以來，化石燃料開采和燃燒過程中二氧化碳（CO2）的釋放導(dǎo)致了地球大氣層的重大變化。通常伴隨著二氧化碳的是氦（He）等良性氣體，可以用氦來追蹤這些排放。 長(zhǎng)期以來，科學(xué)家們一直猜測(cè)，大氣中He-4（氦的同位素）的含量會(huì)增加，因?yàn)樗c天然氣和其他碳?xì)浠衔锎嬖谟谙嗤膬?chǔ)層中。然而，到目前為止，測(cè)量結(jié)果一直是矛盾和不準(zhǔn)確的。研究人員現(xiàn)在開發(fā)了一種測(cè)量惰性氣體的新方法，這突出了幾十年前的挑戰(zhàn)。 斯克里普斯海洋研究所的大氣化學(xué)家兼博士后研究員Benjamin Birner說：“通過我們的測(cè)量，我們可以首次證明這一理論實(shí)際上是正確的，即大氣中的氦濃度增加。 這一新發(fā)現(xiàn)可以幫助科學(xué)家更好地識(shí)別大氣中二氧化碳的來源，從而指導(dǎo)排放控制指南。He-4的崛起也引發(fā)了人們對(duì)其同位素伙伴He-3和潛在的未發(fā)現(xiàn)天然氣藏的懷疑，這些天然氣藏是研究和商業(yè)的重要資源。 氦氣和化石燃料 一些礦物天然含有鈾和釷。這些放射性元素經(jīng)過數(shù)百萬年的衰變成為穩(wěn)定元素，在此期間釋放出He-4。由于He-4是一種惰性氣體，它不容易與其他元素結(jié)合，并且會(huì)隨著時(shí)間的推移慢慢從主晶體中泄漏出來。地殼中的流氓氦在逃逸到大氣中之前就滲透到了地表。 如果你的地質(zhì)環(huán)境適合容納天然氣，那么它也可能適合吸收氦氣 在某些情況下，上升的氣體被封閉在不可滲透的蓋子下。從埋藏的源巖中逸出的天然氣也上升到地下，并被氦捕獲。當(dāng)人類從這些儲(chǔ)層中提取氣體時(shí)，它們也被釋放了。自工業(yè)時(shí)代開始以來，隨著化石燃料的消費(fèi)量不斷增加，它們本應(yīng)充滿大氣?？茖W(xué)家們一直在尋找它。不幸的是，到目前為止，相互矛盾的數(shù)據(jù)混淆了大氣中氦長(zhǎng)期增加的任何證據(jù)，因?yàn)橐恍┭芯恳呀?jīng)測(cè)量到了氦的增加，而另一些研究幾乎沒有變化。 精確的He-4測(cè)量 Birner及其同事開發(fā)了一種新方法，可以比以前更準(zhǔn)確地計(jì)算He-4。 首先，采集了樣本。由于氦氣的泄漏性質(zhì)，很難儲(chǔ)存空氣樣本，科學(xué)家們不得不探索古老空氣的創(chuàng)造性來源。之前的一項(xiàng)研究從化油器和密封金屬球的內(nèi)部提取空氣。洛林大學(xué)的地球化學(xué)家Bernard Marty沒有參與這項(xiàng)研究，他說：“氦不會(huì)通過金屬擴(kuò)散，所以你必須找到好的金屬盒。”。自20世紀(jì)70年代以來，Birner和他的同事一直在使用金屬罐中的氣體，科學(xué)家偶爾會(huì)收集這些氣體進(jìn)行其他實(shí)驗(yàn)。 然后，該小組測(cè)量了隨著時(shí)間的推移，He-4與氮（N？）的比例。多年來，大氣中的氮含量一直保持相對(duì)穩(wěn)定。因此，樣本之間的比率的任何變化都指示He-4的量的變化。根據(jù)這項(xiàng)研究，研究人員發(fā)現(xiàn)，自1973年以來，空氣樣本中的He-4顯著增加，比地球上自然過程預(yù)期的高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)。這一增長(zhǎng)也大于商業(yè)和研究應(yīng)用程序釋放的少量。