自從人類認識到其作為能源的價值以來，化石燃料開采和燃燒過程中二氧化碳（CO2）的釋放導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。 長期以來，科學家們一直猜測，大氣中He-4（氦的同位素）的含量會增加，因為它與天然氣和其他碳氫化合物存在于相同的儲層中。然而，到目前為止，測量結(jié)果一直是矛盾和不準確的。研究人員現(xiàn)在開發(fā)了一種測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家兼博士后研究員Benjamin Birner說：“通過我們的測量，我們可以首次證明這一理論實際上是正確的，即大氣中的氦濃度增加。 這一新發(fā)現(xiàn)可以幫助科學家更好地識別大氣中二氧化碳的來源，從而指導排放控制指南。He-4的崛起也引發(fā)了人們對其同位素伙伴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，并且會隨著時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。當人類從這些儲層中提取氣體時，它們也被釋放了。自工業(yè)時代開始以來，隨著化石燃料的消費量不斷增加，它們本應(yīng)充滿大氣?？茖W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)混淆了大氣中氦長期增加的任何證據(jù)，因為一些研究已經(jīng)測量到了氦的增加，而另一些研究幾乎沒有變化。 精確的He-4測量 Birner及其同事開發(fā)了一種新方法，可以比以前更準確地計算He-4。 首先，采集了樣本。由于氦氣的泄漏性質(zhì)，很難儲存空氣樣本，科學家們不得不探索古老空氣的創(chuàng)造性來源。之前的一項研究從化油器和密封金屬球的內(nèi)部提取空氣。洛林大學的地球化學家Bernard Marty沒有參與這項研究，他說：“氦不會通過金屬擴散，所以你必須找到好的金屬盒?！薄Ｗ?0世紀70年代以來，Birner和他的同事一直在使用金屬罐中的氣體，科學家偶爾會收集這些氣體進行其他實驗。 然后，該小組測量了隨著時間的推移，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)期的高出兩個數(shù)量級。這一增長也大于商業(yè)和研究應(yīng)用程序釋放的少量。