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对加拿大北极古代熔岩流的一项新分析表明，困在地核中的氦气可能会慢慢“泄漏”到地幔中，然后到达地表，这一想法挑战了对地球内部运作的科学理解。

这是支持这一假设的最新证据，即 45 亿多年前，当年轻的太阳和原行星从气体和尘埃云中凝聚时，氦和其他元素的原始“储存库”被困在地核中。

这项新研究的主要作者、伍兹霍尔海洋研究所的地球化学家福雷斯特·霍顿（Forrest Horton）表示，这些发现“表明在地球深处的某个地方，气体是在地球形成过程中保存下来的” 。

科学家们可以通过观察氦原子核中的中子数量来了解氦原子的起源——中子数量可以区分该元素的不同种类或同位素。例如，同位素氦 3 具有两个质子和一个中子，是在恒星和大爆炸期间产生的。这种同位素在地球上极为罕见。

与此同时，氦 4 是派对气球中的大部分气体，有助于冷却磁共振成像机，每个原子核中都有两个质子和两个中子。这种同位素在地球上相对常见，它是由地球内部铀和钍的自然放射性衰变形成的。

在这项发表在《自然》杂志上的新研究中，霍顿和他的同事分析了巴芬岛东部 6200 万年前的熔岩流样本。巴芬岛是加拿大最北部的一个北极岛屿，岛上覆盖着岩石、雪和岩石。冰层和北极熊居住的地方。几十年来，地质学家一直在研究熔岩，试图更多地了解地幔的工作原理。例如，在 2003 年发表的一项研究中，研究人员首次在熔岩中发现了与氦 4相比含量异常高的氦 3 含量，这是地球内部岩石中有史以来记录的最高含量，是大气中比例的 50 倍。根据流行的地质理论，他们推断氦 3 可能来自地幔（地壳以下的地球内部层）内的原始氦储层。

2018 年夏天，霍顿的团队开始前往巴芬岛进行为期两周的探险，收集熔岩样本，以复制这些结果。在伍兹霍尔和加州理工学院的实验室中，研究人员分析了样品中一种名为橄榄石的矿物，其中含有微小的氦气。这种被捕获的气体具有更高的氦 3 与氦 4 比率，至少是大气比率的 65 倍，最多是大气比率的 69 倍。

霍顿说，在世界其他热点地区（例如夏威夷和加拉帕戈斯群岛）的火山岩中也发现了较高的同位素氦比率。然而，巴芬岛熔岩中的比例大约是其他地方发现的比例的两倍。