地球的氦氣快被人類用枯竭了！但它是地球唯一真正不可再生資源
氦氣是爲數不多比空氣輕的氣體，更重要的是它還相當穩定，無色無味無害，所以用它來吹自動漂浮的氣球是非常不錯的選擇。
事實也是如此，過去的十來年，氦氣取代易燃的氫氣成爲最受歡迎的吹氣球氣體，但是這兩年氣球真的有點配不上氦氣了。
現在氦氣經常被稱爲 “氣體稀土”或者“黃金氣體”，價格更是一路高歌猛進，2023年更是一度達到了2700元/瓶（這裡“瓶”的標準是壓強在13MPa-14MPa之間，容量爲40升）。
圖：氣球和人的比例，10寸的差不多是倒數第二個那麼大
“2700元/瓶”是氦氣價格歷史高點，如果用這樣一瓶氦氣來吹10寸的小氣球的話，差不多隻能吹600多個（網上查詢的數據），覈算下來每個氣球的成本還是很高的。
我們平時在街邊或者商場門口看到賣氦氣球的，有時候一個漂浮的大氣球可能只要5元錢，那它估計不會是氦氣充打的。
當然，如果氦氣只是用於吹氣球，那麼它遠不至於這麼昂貴，實際上氦氣經常被認爲是地球上唯一真正的不可再生自然資源，用一點就少一點，而且它還有着相當廣泛的用途。
那麼，有趣的問題是，氦氣到底有什麼用，爲什麼它是不可再生的？
地球的氦氣來自哪裡？
氦在元素週期表中排在第二位，其實它也是宇宙中第二豐富的元素，僅次於氫，但是在地球上氦確實非常稀有。
這是因爲氦的化合價爲零，在所有正常條件下都不發生化學反應，它通常只會以氦氣（He），以及它的同位素氣體形式存在。
同時由於它很輕，所以一旦它以氣體形式出現在地球表面，它就會很容易逃逸到太空中，而不是保留在地球。
經過數億年的逃逸，地球上的氦已經所剩無幾了，不過目前大氣中氦氣的濃度依然能維持在百萬分之 5.2前後。
這是因爲地球的岩石圈會持續不斷地產生氦氣來補寄它的逃逸損失，我們前面提到過，氦通常不會發生化學反應，那麼它到底是怎麼產生的呢？
其實，地球上的大多數氦氣是放射性衰變的產物，主要就是鈾和釷的衰變，兩者每年差不多會生產3000噸氦氣。
這也是目前氦氣的唯一生產方式，我們無法通過化學反應來人工生產氦氣，而且一旦氦氣進入大氣它就逃逸——地球真正失去這些元素，這可能就是爲什麼它被認爲是唯一真正不可再生資源的原因。
自然衰變形成的氦氣中，絕大部分都會進入大氣層，維持氦氣濃度的同時不斷流失，但也有一部分被岩石圈鎖住。
那些被鎖住的氦氣通常混合在天然氣中，最終被人開發並分離出來。
2021 年的估算，世界氦氣儲量僅爲310億立方米（500多萬噸）左右，算是非常稀有的資源，而且分佈也相當不均勻，有三分之一都在卡塔爾。
© shutterstock/Anamaria Mejia
氦氣有什麼用？
吹氣球其實是應用了氦氣的低密度和惰性，但氦氣其實還有許多非常優秀的特性，它有着極低的溶解度和較高的導熱性。
這些特性讓它可以在許多領域得到應用，比如焊接，加壓和吹掃等都很喜歡用到氦氣。
但是，真正讓氦氣成爲“黃金氣體”的原因是它的低沸點，液氦的臨界溫度和沸點分別爲5.20K和4.125K，接近絕對零度，是所有物質中最低的。
這讓液氦廣泛應用於低溫學，以及超導體的冷卻。
圖：液氦
不過它極難液化，1898年英國物理學家杜瓦液化了氫氣之後（溫度達到零下253℃），所有氣體要麼已經液化，要麼直接固化，只有氦氣依然是氣態形式，直到10年後科學家才成功液化了氦氣。
一些物質在低溫下電阻會突然消失，這種現象被稱爲超導，超導顧名思義就是零電阻，它的另外一個特性是完全抗磁性，這兩個特性讓超導體在許多領域得到應用。
圖：磁共振成像
有一些物質在液氮的溫度下就會出現超導現象，但是有一些物質需要更低的溫度，它們就需要用液氦，而且無法替代，比如磁共振成像儀器和歐洲大型強子對撞機應用的超導材料都是由液氦冷卻的。
一臺醫用的磁共振成像儀器，它差不多需要2000 升液氦來保持磁體足夠冷卻以進行操作，雖然很多液氦會被重新利用，但是它依然會消耗掉一部分，大約每天要消耗掉總容量的1%-2%之間。
圖：2023年氦氣的產量和生產地區
據彭博社報道，歐洲大型強子對撞機每週差不多要消耗掉 120 噸氦氣，而2023年全球氦氣的總產量只有1.7億立方米（氦氣的密度是0.165kg/m³），這麼算下來23%的氦氣產量都被它用掉了。
其實，早在2014年，冷卻領域就已經用掉了32%的氦氣產能，而近幾年隨着超導體應用變得更加廣泛，這個比例一直在提升，以至於其它領域不得不拋棄氦氣，換成別的氣體。
最後
由於氦氣在工業上的應用，把它比作“稀土”一點都不爲過，但與真正的稀土元素不同的是，中國的氦氣資源非常匱乏（中國是主要的真稀土產國）。
近幾年，中國每年消耗2000萬立方米以上的氦氣，其中85%是進口的，隨着半導體和超導體應用的繼續增加，預計中國接下去氦氣的需求每年還會增加5.8%。
不過，氦氣的開採不像石油那樣，隨着開採技術的發展，石油的供應量到目前爲止都能跟得上需求量，甚至可以遠超需求量，而氦氣只會越來越稀有。
這兩年遊樂場氦氣球斷貨的新聞層出不窮，但估計再過兩年，將不會再有氦氣球存在。