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9月20日，大家期待多年的北京環球影城終于開業了。50 元一碗的拉面，30 元一杯的奶昔，好像也能吃得起，但當果殼同事想買一個氣球重溫一下童年時卻被價格狠狠勸退：“街上 10 元一個的氣球，環球影城竟然要賣 120 元，環球影城你的良心不會痛嗎？”

環球影城的氣球 | 果殼同事

但是你知道嗎，如果從地球資源的角度來看這些氣球，120 元一只還真不算貴，甚至還顯得太便宜了——最合理的做法應該是把娛樂性氦氣球提到“買不起”的價格，要不然地球上珍貴的氦氣很快就要被這么用光了。

我們常見的氣球，如果要想在空氣中飄起來，就需要氣球里面的氣體密度比空氣更小。這樣的氣體有很多種，常見的甲烷、氨氣，密度都要小于空氣。

但是因為氣球本身也有重量，只有氣球里面的氣體密度遠遠小于空氣才可以。這樣一來，選擇就只剩下兩種，一種是氫氣，它的密度是空氣的大約 1/15，還有一種就是氦氣，它的密度大約是空氣的 1/7。

氫氣很好獲得，價格也很便宜，現在大街上流行的氣球多數都是氫氣球。可是氫氣球也有個非常致命的問題，那就是氫氣太易燃了，而且它也是一種穿透力特別強的氣體，所以玩氫氣球的時候，碰上個電火花就可能導致劇烈燃燒甚至是爆炸。

相比于火爆的氫氣，氦氣的脾氣就太平和了，就算把它放在火上烤，也不會出現什么危險。實際上，氦氣是惰性最強的氣體之一，化學上將它和它的那些親戚們歸屬在惰性氣體之中。但也是它的這個特點，讓它成為地球上最緊缺的資源之一。

宇宙中最豐富的氦氣，卻很難搞

氫和氦，分別排在元素周期表的第一、二位，它們也是整個宇宙中總量排在第一和第二的元素，在太陽系中也不例外。太陽系中的核心——太陽，以及木星、土星這樣的氣態行星中，氫和氦元素的含量都非常豐富。

地球是一種巖質行星，主要的組成部分就是二氧化硅這樣的巖石。但是就算這樣，在地球剛剛形成的時候，也還是含有很多的氦元素。可是，45 億年后的現在，地球上的氫氣依然普遍，氦氣卻很難得到，最主要的原因就是氦元素太惰性了。

氫元素可以和很多元素發生反應，例如和氧元素結合成水，以海洋的形式保留在地球上，所以經過這么多年，氫元素也沒有出現短缺。

相比之下，氦元素幾乎不能和其他任何元素以化學方式結合，這導致地球上所有的氦元素都是以氦氣的形式存在。這些氣體在經過漫長的地質運動后，絕大部分都進入到大氣層中。由于氦氣的密度很小，所以它們進一步漂浮到大氣層上方，并最終從地球上逃逸，今天地球大氣中的氦氣含量只有 0.00052%，已經所剩無幾了。

（原行星盤的圖示，一旦中央的原恒星溫度足夠高，它就會開始吹散周圍較輕的元素。像木星或土星這樣的行星有足夠的引力捕捉最輕的元素，但像地球這樣質量較低的行星只能任由氦離去 | Forbes）

除了氦元素自身的特點，導致地球上天然氦氣儲量極低外，它難搞的另一個原因是開采和儲存困難。

除了地球誕生時產生的氦氣以外，我們現在可以開采到的氦氣，基本都來自一些不穩定元素的核反應。例如我們非常熟悉的鈾元素，它的一些同位素可以制作原子彈或核電站燃料，它在衰變的時候就會產生α-射線，也就是氦核，隨后會轉變為氦氣。長此以往，在地殼深處，還蘊藏著一些氦氣，只要將它們開采出來就行。

但實際上，開采氦氣遠不像石油那么輕松，因為天然的氣體總是會以混合物的形式存在，氦氣在其中的比例非常低。它被開采出來的時候，同時還與氮氣、甲烷等氣體混合在一起（天然氣中通常就會含有一點氦氣，天然氣也是目前開采氦氣的主要來源）。

要想得到純度較高的氦氣，就需要經過一系列操作。通常采取的方法，是利用氦氣極低的熔沸點，將氣體混合物降溫，待其他氣體全部凝結以后，剩下的氣體便是氦氣。

氦氣的儲存、回收也很困難，這也和它的特點有關。氦氣的沸點低，將其液化非常困難，所以純氦氣通常只會以高壓氣體的形式存在。一旦氦氣被使用以后，想要再回收，就沒什么好辦法了，用一點就要少一點。

氦氣，真的很難搞。

離不開的氦氣

如果只是儲量低、開采困難，氦氣也不會像現在這樣受關注，但氦氣廣泛的用途，讓它顯得更加珍貴。

氦氣是沸點最低的氣體，而且化學性質特別穩定，這就讓它可以應用在很多領域。

醫院里有一種高級儀器叫核磁共振儀，它可以檢測包括腫瘤在內的一些病變，但需要有很強的磁場才能工作。現在的成熟核磁技術，是借助于超導原理實現強磁場，而超導體只能在極低的溫度下工作，這種低溫，又只有在液氦作為冷卻液時才能維持。于是，液氦就成了每一臺核磁共振儀中不可或缺的成分。

而且，由于氦氣極難保存，核磁共振儀工作一段時間后總會有一部分氦氣逸出且無法回收，這樣一來，核磁共振儀就需要時不時添加一些新的氦氣才能繼續工作。

氦氣不容易和其他物質發生反應的特點，也讓它有了很多應用場合。我們生活中經常會聽說氬弧焊這種工藝，就是利用電弧進行電焊，為了防止被焊接的金屬氧化，就需要用氬氣進行保護。氬氣和氦氣是親戚，但氦氣比氬氣更穩定，所以在一些對精度要求極高的場合，也會使用昂貴的氦氣。在芯片加工的時候，往往也會使用到氦氣。

除此以外，氦氣還可以用在潛水、安全氣囊等領域，當然，氦氣也被用在氣球里面，為人們帶來快樂。

就這樣，人類每年需要使用數億立方米的氦氣，僅中國每年大約就需要使用大約4300噸氦氣（約3200萬立方米）。但是全世界已經探明的氦氣儲量不過 73億立方米，這樣算來，全世界的氦氣大約在 20 年內就會用盡。而中國的氦氣儲量只占世界的 2% 左右，幾乎完全依賴于進口。

氦氣，實在是太珍貴了！

氦氣缺乏的未來

在短短幾十年里，我們正在耗盡地球數十億年積累下的氦氣資源。

每次用氦氣填充一個氣球，都會從地球上帶走大約 3 × 1023個氦原子，它們升上大氣層，逃脫地心引力，進入宇宙，再也不回來。

120 元一只的氦氣球，只是氦氣短缺的一個縮影。2019 年，東京迪士尼也曾宣布，因氦氣供應緊張，間歇式提供卡通畫氦氣球。

自冷戰時期開始，美國就已經注意到氦氣的重要性，并且開始戰略性地儲備氦氣，一度成為世界上氦氣儲量最大的國家。

1986 年，美國克利夫蘭有一家慈善機構突發奇想，要用放飛氦氣球的方式，提醒人們氫氣球的危險性。為了引人注目，這場氣球放飛活動最終收集到了多達 150 萬只氦氣球，創造了吉尼斯世界紀錄。

這一次氦氣球放飛浪費了巨量的氦氣，而且更可笑的是，這么多氦氣球給當地的交通、商業造成了癱瘓性的破壞，甚至加拿大的航班都因這些氦氣球而不能正常起降。

沒有人知道美國浪費了多少氦氣，就像沒有人知道美國有多少儲備一樣。冷戰結束以后，全世界都向美國購買氦氣，氦氣的使用量出現了新的高峰。

很快，美國發現“地主家也沒有余糧了”，又開始對氦氣的出口進行限制，優先供應包括美國航空航天局（NASA）在內的美國機構。如此一來，美國的氦氣出口急劇下降，全世界又因此陷入了氦氣荒。

但是在這個事情上，也怨不得美國如此任性，最根本的問題還是氦氣的絕對短缺。

在這樣的背景之下，給全世界帶來的改變就是盡可能不再使用氦氣。氦氣球雖然安全也好玩，但是因為氦氣供應緊張，越來越多的人開始主動或被動地放棄氦氣球。

不僅如此，就連很多必須要使用氦氣的高科技領域，也在尋求氦氣以外的解決方案。比如液氦是核磁共振儀中的關鍵成分，現在已經出現一些有潛力的無氦技術，可以讓核磁共振儀擺脫對液氦的依賴。

對我們個人來說，面對氦氣供應緊張的局面，或許可以做到的就是從自身做起，拒絕玩耍氦氣球。這已經不再是買不買得起的問題，而是可能涉及到生死存亡。

畢竟，相比于玩不了氦氣球而哭鬧的孩子，那些因為核磁共振儀缺氦以至于無法診療的孩子要可憐得多。

作者：孫亞飛

編輯：翻翻

一個AI：120 元一個的氦氣球，你會買嗎？

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