氦氣是為數(shù)不多比空氣輕的氣體，更重要的是它還相當(dāng)穩(wěn)定，無(wú)色無(wú)味無(wú)害，所以用它來(lái)吹自動(dòng)漂浮的氣球是非常不錯(cuò)的選擇。

事實(shí)也是如此，過(guò)去的十來(lái)年，氦氣取代易燃的氫氣成為最受歡迎的吹氣球氣體，但是這兩年氣球真的有點(diǎn)配不上氦氣了。

現(xiàn)在氦氣經(jīng)常被稱為 “氣體稀土”或者“黃金氣體”，價(jià)格更是一路高歌猛進(jìn)，2023年更是一度達(dá)到了2700元/瓶（這里“瓶”的標(biāo)準(zhǔn)是壓強(qiáng)在13MPa-14MPa之間，容量為40升）。

圖：氣球和人的比例，10寸的差不多是倒數(shù)第二個(gè)那么大

“2700元/瓶”是氦氣價(jià)格歷史高點(diǎn)，如果用這樣一瓶氦氣來(lái)吹10寸的小氣球的話，差不多只能吹600多個(gè)（網(wǎng)上查詢的數(shù)據(jù)），核算下來(lái)每個(gè)氣球的成本還是很高的。

我們平時(shí)在街邊或者商場(chǎng)門(mén)口看到賣(mài)氦氣球的，有時(shí)候一個(gè)漂浮的大氣球可能只要5元錢(qián)，那它估計(jì)不會(huì)是氦氣充打的。

當(dāng)然，如果氦氣只是用于吹氣球，那么它遠(yuǎn)不至于這么昂貴，實(shí)際上氦氣經(jīng)常被認(rèn)為是地球上唯一真正的不可再生自然資源，用一點(diǎn)就少一點(diǎn)，而且它還有著相當(dāng)廣泛的用途。

那么，有趣的問(wèn)題是，氦氣到底有什么用，為什么它是不可再生的？

地球的氦氣來(lái)自哪里？

氦在元素周期表中排在第二位，其實(shí)它也是宇宙中第二豐富的元素，僅次于氫，但是在地球上氦確實(shí)非常稀有。

這是因?yàn)楹さ幕蟽r(jià)為零，在所有正常條件下都不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，它通常只會(huì)以氦氣（He），以及它的同位素氣體形式存在。

同時(shí)由于它很輕，所以一旦它以氣體形式出現(xiàn)在地球表面，它就會(huì)很容易逃逸到太空中，而不是保留在地球。

經(jīng)過(guò)數(shù)億年的逃逸，地球上的氦已經(jīng)所剩無(wú)幾了，不過(guò)目前大氣中氦氣的濃度依然能維持在百萬(wàn)分之 5.2前后。

這是因?yàn)榈厍虻膸r石圈會(huì)持續(xù)不斷地產(chǎn)生氦氣來(lái)補(bǔ)寄它的逃逸損失，我們前面提到過(guò)，氦通常不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，那么它到底是怎么產(chǎn)生的呢？

其實(shí)，地球上的大多數(shù)氦氣是放射性衰變的產(chǎn)物，主要就是鈾和釷的衰變，兩者每年差不多會(huì)生產(chǎn)3000噸氦氣。

這也是目前氦氣的唯一生產(chǎn)方式，我們無(wú)法通過(guò)化學(xué)反應(yīng)來(lái)人工生產(chǎn)氦氣，而且一旦氦氣進(jìn)入大氣它就逃逸——地球真正失去這些元素，這可能就是為什么它被認(rèn)為是唯一真正不可再生資源的原因。

自然衰變形成的氦氣中，絕大部分都會(huì)進(jìn)入大氣層，維持氦氣濃度的同時(shí)不斷流失，但也有一部分被巖石圈鎖住。

那些被鎖住的氦氣通?；旌显谔烊粴庵?，最終被人開(kāi)發(fā)并分離出來(lái)。

2021 年的估算，世界氦氣儲(chǔ)量?jī)H為310億立方米（500多萬(wàn)噸）左右，算是非常稀有的資源，而且分布也相當(dāng)不均勻，有三分之一都在卡塔爾。

shutterstock/Anamaria Mejia

氦氣有什么用？

吹氣球其實(shí)是應(yīng)用了氦氣的低密度和惰性，但氦氣其實(shí)還有許多非常優(yōu)秀的特性，它有著極低的溶解度和較高的導(dǎo)熱性。

這些特性讓它可以在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用，比如焊接，加壓和吹掃等都很喜歡用到氦氣。

但是，真正讓氦氣成為“黃金氣體”的原因是它的低沸點(diǎn)，液氦的臨界溫度和沸點(diǎn)分別為5.20K和4.125K，接近絕對(duì)零度，是所有物質(zhì)中最低的。

這讓液氦廣泛應(yīng)用于低溫學(xué)，以及超導(dǎo)體的冷卻。

不過(guò)它極難液化，1898年英國(guó)物理學(xué)家杜瓦液化了氫氣之后（溫度達(dá)到零下253℃），所有氣體要么已經(jīng)液化，要么直接固化，只有氦氣依然是氣態(tài)形式，直到10年后科學(xué)家才成功液化了氦氣。

一些物質(zhì)在低溫下電阻會(huì)突然消失，這種現(xiàn)象被稱為超導(dǎo)，超導(dǎo)顧名思義就是零電阻，它的另外一個(gè)特性是完全抗磁性，這兩個(gè)特性讓超導(dǎo)體在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用。

有一些物質(zhì)在液氮的溫度下就會(huì)出現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象，但是有一些物質(zhì)需要更低的溫度，它們就需要用液氦，而且無(wú)法替代，比如磁共振成像儀器和歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)應(yīng)用的超導(dǎo)材料都是由液氦冷卻的。

一臺(tái)醫(yī)用的磁共振成像儀器，它差不多需要2000 升液氦來(lái)保持磁體足夠冷卻以進(jìn)行操作，雖然很多液氦會(huì)被重新利用，但是它依然會(huì)消耗掉一部分，大約每天要消耗掉總?cè)萘康?%-2%之間。

圖：2023年氦氣的產(chǎn)量和生產(chǎn)地區(qū)

據(jù)彭博社報(bào)道，歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)每周差不多要消耗掉 120 噸氦氣，而2023年全球氦氣的總產(chǎn)量只有1.7億立方米（氦氣的密度是0.165kg/m?），這么算下來(lái)23%的氦氣產(chǎn)量都被它用掉了。

其實(shí)，早在2014年，冷卻領(lǐng)域就已經(jīng)用掉了32%的氦氣產(chǎn)能，而近幾年隨著超導(dǎo)體應(yīng)用變得更加廣泛，這個(gè)比例一直在提升，以至于其它領(lǐng)域不得不拋棄氦氣，換成別的氣體。

最后

由于氦氣在工業(yè)上的應(yīng)用，把它比作“稀土”一點(diǎn)都不為過(guò)，但與真正的稀土元素不同的是，中國(guó)的氦氣資源非常匱乏（中國(guó)是主要的真稀土產(chǎn)國(guó)）。

近幾年，中國(guó)每年消耗2000萬(wàn)立方米以上的氦氣，其中85%是進(jìn)口的，隨著半導(dǎo)體和超導(dǎo)體應(yīng)用的繼續(xù)增加，預(yù)計(jì)中國(guó)接下去氦氣的需求每年還會(huì)增加5.8%。

不過(guò)，氦氣的開(kāi)采不像石油那樣，隨著開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展，石油的供應(yīng)量到目前為止都能跟得上需求量，甚至可以遠(yuǎn)超需求量，而氦氣只會(huì)越來(lái)越稀有。

這兩年游樂(lè)場(chǎng)氦氣球斷貨的新聞層出不窮，但估計(jì)再過(guò)兩年，將不會(huì)再有氦氣球存在。