Helium-3 可以与地球深处的铁和氧结合

在火山热点发现的令人惊讶的高浓度氦 3 可能是地球深处存在稀有含氦化合物的证据。这是一个国际物理学家团队的结论，他们计算出晶体 FeO 2 He 可能存在于地核和地幔边界处的温度和压力下。他们还表明，该材料具有与该边界部分相关的声学特性。

虽然氦是宇宙中第二丰富的元素，但它在地球上非常罕见。事实上，氦的第一个证据是在 1868 年从太阳（元素丰富的地方）发出的光中发现的，比在地球上发现它早了将近三十年。

地球上几乎所有的氦都是由地下深处铀和钍持续放射性衰变产生的氦 4。有些会被困在与天然气相同的地方——这种氦可以被收集用于各种用途，从派对气球到冷却磁共振成像系统的超导磁体。

火山热点

氦 3 约占地球上氦的 0.0001%，物理学家认为其中大部分是原始的——这意味着同位素是由古代恒星的核聚变在 45 亿年前形成之前并入地球之前产生的。作为一种惰性气体，氦气不易形成化合物——因此地球内的任何原始氦气 3 早就应该漂浮到太空中。然而，在火山热点发现的相对高浓度的氦 3 表明同位素以某种方式储存在地球深处，并在含氦岩石被推向地表时释放出来。

虽然不知道氦会与其他元素发生化学结合，但它可以在高压下融入某些晶体材料中。然而，直到现在，预计这些材料都不会出现在地球深处。

在这个最新的作品，雁鸣马吉林大学，长丰陈内华达州和他的同事在美国大学中，中国和英国使用的搜索算法查找铁或具有更低的能量镁基材料时，氦结合进入它们的晶体结构。选择这两种元素是因为它们在地球内部很丰富。

在压力下稳定

未鉴定出镁化合物，但该算法确实表明 FeO 2 He 在 3000-5000 K 和 135-300 GPa 下是稳定的。预计这些温度和压力将发生在地核和地幔之间的边界处。

这可能是一个重要的发现，因为地球物理学家已经怀疑 FeO 2及其氢化物 (FeO 2 H x ) 存在于位于地核-地幔边界正上方的“超低速带”(ULVZs) 中。ULVZ 直径数百公里，厚达数十公里，是因为它们对穿过地球的地震波的影响而被发现的。

为了查看 FeO 2 He 是否对地震波有类似的影响，该团队计算了声波如何通过晶体材料传播。他们证实其声学特性与超低电压区相关的地震数据一致。