- vaikka sitä yleisesti käytetään ilmapallojen kelluttamiseen, helium on itse asiassa arvokas, uusiutumaton luonnonvara.
- ilman heliumia ei voida tehdä paljon tieteellistä tutkimusta, eikä MAGNEETTIKUVAUSLAITTEIDEN kaltainen teknologia toimi.
- heliumin kysyntä on valtavaa ja kasvavaa; keinotekoista heliumia ei voida luoda taloudellisesti, eikä maapallon heliumvarastot pysty ylläpitämään kysyntää.
Helium on kaikkeuden toiseksi yleisin alkuaine, joka käsittää 23 prosenttia kaikesta normaalista aineesta. Mutta vaikka se on erittäin yleinen kaikkialla maailmankaikkeudessa, se on tavattoman harvinainen maapallolla. Jokaista ilmakehässämme olevaa miljoonaa ilmahiukkasta kohti vain noin 5,2 niistä on heliumia.
aina kun helium-ilmapalloja vapautuu lapsen syntymäpäiväjuhlissa, että helium karkaa yläilmakehään. Helium on poikkeuksellisen kevyt alkuaine, joten se nousee aivan ilmakehän huipulle, missä se on vähiten tiheä. Voisi ajatella, että kevyt kaasu, kuten helium, olisi juuttunut tänne, työntänyt ylös tiheämpi ilma sen alla ja työntänyt alas maan painovoima. Mutta näin korkealla ilmakehässä olevat heliummolekyylit voivat helposti altistua aurinkotuulelle-auringostamme peräisin oleville suurienergisille hiukkasvirroille-jotka peruuttamattomasti lennättävät heliumin avaruuteen.
Tämä on niiden 6,2 miljardin kuutiometrin kohtalo, joita käytämme vuodessa. Yksinkertaisesti sanottuna helium on rajallinen luonnonvara maapallolla, ja sen loppuminen merkitsee luopumista paljon muustakin kuin ilmapalloista ja vinkuvista äänistä.
mitä erikoista heliumissa on?
heliumilla on joitakin ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka tekevät siitä kriittisen aineen monille tutkijoille ja tieteilijöille. Mikä tärkeintä, mikään muu alkuaine ei voi jäätyä yhtä kylmäksi kuin helium. Itse asiassa helium ei jäädy lainkaan. Kun helium on jäähdytetty noin 4 Kelviniin, siitä tulee nestettä. Kelvin-asteikko on lämpötilan absoluuttinen mitta, joka perustuu molekyylien liikkumisasteeseen, joten 0 Kelviniä on niin kylmä kuin fysikaalisesti mahdollista. Jonkin näkökulman siitä, kuinka kylmä 4 Kelvin on, se toimii -452.47 Fahrenheit-tai -269,15 celsiusta.
tällä on merkitystä tutkijoiden tekemän toisen löydön vuoksi: tietyt materiaalit menettävät kaikki sähkövastukset, kun ne jäähdytetään riittävästi. Näitä kutsutaan suprajohteiksi, ja niitä käytetään monenlaisissa korkean teknologian laitteissa-hiukkaskiihdyttimissä, tietyissä ydinreaktoreissa, massaspektrometreissä ja MAGNEETTIKUVAUSLAITTEISSA. Ilman nestemäistä heliumia nämä teknologiat eivät ole mahdollisia, eikä elinkelpoista korvaavaa ainetta ole.
mistä heliumia ylipäätään saadaan?
kartta Yhdysvaltain merkittävistä kaasukentistä, joista näkyy ne, joissa on taloudellisesti kannattava heliumpitoisuus ja ne, joissa ei ole. Kuvan lähde: American Physical Society, Materials Research Society, American Chemical Society
maapallolta löytyvä helium on itse asiassa radioaktiivisen hajoamisen tuote. Uraanista ja toriumista valmistetut radioaktiiviset mineraalit emittoivat alfahiukkasia, jotka koostuvat kahdesta protonista ja kahdesta neutronista. Nämä alfahiukkaset vetävät nopeasti puoleensa elektroneja muuttuen niistä heliumatomeiksi. Näin heliumia syntyy arviolta 3 000 tonnia vuodessa. Tämä ei kuitenkaan juuri tee lommoa vuotuiseen kulutukseemme. Että 6,2 miljardia kuutiometriä heliumia kulutamme vuonna edellä mainittu muuntaa noin 32,000 tonnia (olettaen kuutiojalkaa mitataan 70°F ja alle maan normaali ilmakehä). Valtaosa heliumvarannoista, joihin luotamme tukeaksemme tätä tapaa, on tulosta miljoonien vuosien asteittaisesta kertymisestä.
kaikki maahan syntyvä helium ei myöskään ole helposti saatavilla, ja vaikka se on helposti saatavilla, sitä ei useinkaan ole taloudellisesti mahdollista kerätä. Kun radioaktiiviset alkuaineet ovat synnyttäneet heliumia syvällä maan alla, kaasu löytää tiensä samoihin esiintymiin kuin maakaasu. Tämän seurauksena maakaasuyhtiöt keräävät suurimman osan heliumista lisäetuna. Valitettavasti nykyteknologian rajat tarkoittavat sitä, että kaasuyhtiöiden kannattaa kerätä heliumia vain, jos pitoisuus on yli 0,3 prosenttia. Näin ollen melko merkittävä määrä heliumia yksinkertaisesti purkautuu pois.
jos helium on niin elintärkeää, miksi se on niin halpaa?
kun ilmalaivat ja muut helium-pohjaiset ilmalaivat näyttivät olevan elintärkeitä maanpuolustukselle, Yhdysvaltain hallitus keräsi niin paljon heliumia kuin pystyi. Tämä helium varastoitiin Amarilla, Texas, Federal Helium Reserve (FHR). Nykyään FHR toimittaa noin 40 prosenttia maan heliumista. Mutta U. S. hallitus hyväksyi lakeja, joiden mukaan liittovaltion Heliumvaranto myydä pois sen varannot ja sulkea vuonna 2021, pyrkimyksenä saada takaisin velat varannon oli syntynyt ja yksityistää markkinat.
tämän seurauksena heliumin hinta on pysynyt melko alhaisena — sen verran alhaisena, ettei harmita päästää tätä arvokasta tavaraa hukkaan ilmapalloissa syntymäpäiväjuhliin.
tästä huolimatta helium ei kuitenkaan itse asiassa ole kovin halpaa, varsinkaan tutkijoille, jotka luottavat siihen kokeiden tekemisessä. Vuonna 2016 julkaistun raportin mukaan heliumin hinta nousi 250 prosenttia edeltäneestä viidestä vuodesta. Osa tutkijoista onkin joutunut käyttämään yli neljänneksen apurahavaroistaan nestemäisen heliumin hankintaan.
heliumpula ei vahingoita vain tutkijoita; korkean teknologian sovelluksissa käytettävän heliumin puute vaikeuttaa kaikkien elämää. Haastattelussa USA Today, Northwestern fysiikan professori William Halperin sanoi, ” Pula helium, joka on läsnä nyt — ja jonka voimme odottaa lisääntyvän-vaikuttaa, laajasti, kaikki.”