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这张原理图揭示了地球氦同位素分布差异的核心逻辑:原始捕获与放射性稀释的博弈。
1. 氦-3:地球的“原始记忆”
图右侧展示了 3He 的起源。作为原始核素,它在 45 亿年前地球形成初期从太阳星云中被吸积捕获。由于地球内部无法通过自然过程产生新的 3He,它成为了识别“原始物质”的唯一指纹。深部地幔(下地幔)和地核边界(CMB)如同一个巨大的封存罐,将这些来自星云的气体保留至今。
2. 氦-4:放射性的“干扰信号”
图左侧重点展示了 4He 的生成。地壳和演化地幔中富含铀(U)和钍(Th),它们通过衰变源源不断地产生 4He。这种放射性成因的氦会像“墨水”一样稀释原始的 3He。
3. 比值高低的科学含义
高比值(如地幔柱、巴芬岛 >50 Ra): 代表物质来自未经排气的深部储库,受放射性 4He 污染极少,证明了“原始真气”的存在。
低比值(如地壳 <0.1 Ra): 代表物质经历了长期的地质演化,原始 3He 已逃逸,而放射性 4He 大量积累。
结论: 该图清晰地表明,3He/4He 比值越高,意味着物质越“原始”;它是我们追踪地核泄漏及早期地球吸积历史的最有力证据。
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