چگونگی پیدایش گاز هلیوم

گاز هلیوم چگونه بوجود آمده است؟

از آنجایی که میدانیم هلیوم (Helium) از لحاظ سبکی دومین عنصر موجود در گیتی می‌باشد. گاز هلیوم را میتوان دومین عنصر از نظر فراوانی نیز به شمار آورد.

مطالعات نشان داده است که 24% از حجم زمین را گاز هلیوم تشکیل می‌دهد. شاید این سوال ذهن بسیاری از شمارا درگیر کرده باشد،

چگونگی پیدایش گاز هلیوم

برای پاسخ به این سوال ما ابتدا باید به سوالاتی از قبیل بیشترین مقدار پالایش گاز هلیوم از کجاست؟ پاسخ دهیم.

یک مشکل بزرگ وجود دارد اینکه وقتی گفته می‌شود فراوانی یک عنصر در جهان زیاد است به معنای فراوانی آن در کره زمین نیست.گاز هلیوم را می‌شود در این گروه از گازها جای داد. گاز هلیوم تنها حدود 0.00052% از اتمسفر زمین را شامل می‌شود و زیر زمین بیشترین سهم را در تولید گاز هلیوم دارد که از معادن استخراج می‌گردند این خصوصیات هلیوم را در دسته گروه های عناصر کمیاب جای می‌دهد.

گاز هلیوم یکی از عناصر شیمیایی است و به طور طبیعی در جو زمین وجود دارد. هلیوم از تجزیه رادیواکتیو رادون، یکی از ایزوتوپ‌های مستحکم آن، به دست می‌آید. رادون خود نیز از تجزیه رادیواکتیو اورانیوم و توریوم در سنگهای خاکی به وجود می‌آید.

فرآیند تشکیل هلیوم در طبیعت به صورت زیر است:

1. تجزیه رادیواکتیو رادون: رادون به طور طبیعی در سنگهای خاکی و معدن اورانیوم و توریوم وجود دارد. این عنصر در زمین زندگی کوتاهی دارد و طی فرآیند تجزیه خود، هلیوم را به عنوان یک زیرمحصول آزاد می‌کند.

2. حرکت هلیوم در جو زمین: هلیوم به دلیل وزن بسیار سبک خود و خاصیت بی‌رنگ و بی‌بو، به سادگی از طریق تلاش گرانشی جو زمین به بالا حرکت می‌کند. هلیوم بالاترین نقطه تلاش گرانشی جو را ترک می‌کند و به لایه‌های بالاتر از جو زمین حرکت می‌کند.

3. ورود هلیوم به جو بالاتر: هلیوم وارد جو بالاتر می‌شود و در لایه‌هایی مانند استراتوسفر و همسایگی ناحیه‌های قطبی جو قرار می‌گیرد.

با توجه به ویژگی‌های هلیوم، این گاز به طور طبیعی و به میزان بسیار کمی در جو زمین وجود دارد. بنابراین، برای به دست آوردن هلیوم در مقیاس بزرگ، نیاز به فرآیندهای استخراج و جمع‌آوری خاصی داریم. امروزه، بیشتر هلیوم به عنوان یک زیرمحصول در فرآیندهای استخراج گازهای طبیعی و تولید نفت یافت می‌شود.

پیدایش هلیوم در ستارگان

همانگونه که گفته شد هلیوم در زمین عنصری نادر به شمار می‌آید ولی در مکان های دیگر جهان به وفور یافت می‌شود. در واقع قسمت اصلی هیلوم در ستارگان و در میان آنها یافت می‌گردد. ستارگان انرژی مورد نیاز برای تولید گاز هلیوم را از هم جوشی اتم های هیدروژن تامین می‌کنند.

گاز هلیوم در ستارگان نقش بسیار مهمی ایفا می‌کند و به طور گسترده در فرآیندهای هسته‌ای ستاره‌ها و انتشار انرژی در آن‌ها دخیل است. ستاره‌ها معمولاً از هیدروژن به عنوان سوخت اصلی خود استفاده می‌کنند و در طول فرآیندهای هسته‌ای، هیدروژن به هلیوم تبدیل می‌شود.

فرآیند اصلی تولید انرژی در ستاره‌ها، فرآیند هسته‌ای هلیوم یا هسته‌زایی هلیوم (Helium nucleosynthesis) نامیده می‌شود. در این فرآیند، اتم‌های هیدروژن با فشار و دمای بالا در مرکز ستاره با هم ترکیب می‌شوند و به هلیوم تبدیل می‌شوند. این ترکیبات هسته‌ای باعث تولید انرژی در ستاره می‌شود و انرژی حرارتی و نور را از خود تابانده و ستاره را روشن می‌کند.

در ستاره‌های بزرگتر، هلیوم نیز ممکن است با فشار و دمای بیشتر به عناصر سنگین‌تر تبدیل شود. در این فرآیند، هسته‌های هلیوم با هم ترکیب شده و عناصری مانند کربن، اکسیژن، نیتروژن و سایر عناصر سنگین‌تر تشکیل می‌دهند.

در کل، هلیوم یک عنصر بسیار مهم در فرآیندهای هسته‌ای ستاره‌هاست و نقش اساسی در تولید انرژی و تکامل ستاره‌ها دارد.پیدایش هلیوم در ستارگان پدیده جالبی بود که مورد بررسی قرار گرفت.

پیدایش هلیوم بر روی زمین

بیشترین مقدارگاز در زمین از فروریختگی هلیوم بوجود می آید این فرآیند دقیقا برعکس واکنش های انرژی هسته است که با نام تجزیه هم جوشی اتم معروف است. در زمین موقعیت هایی وجود دارد که تنها بر روی برداشت هلیوم تمرکز میکنند.هلیوم دومین عنصر فراوان در جهان است، اما تنها 0.00052 درصد جو زمین را تشکیل می دهد. این به این دلیل است که هلیوم بسیار سبک است و به راحتی به فضا فرار می کند. هلیوم همچنین در برخی از مواد معدنی مانند اورانیوم و رادون وجود دارد.

همیشه این سوال مطرح است چرا گاز هلیوم کمیاب است؟

با اینکه هلیوم بر روی زمین بسیار فراوان است ببیشترین مقدار هلیوم برداشت شده توسط ایالات متحده برابر 78% می‌باشد بقیه هلیوم در روسیه و آفریقای شمالی و خاورمیانه یافت می‌شود.پیدایش هلیوم در ستارگان پدیده جالبی بود که مورد بررسی قرار گرفت.

کاربرد گاز هلیوم برای آیندگان

می‌توان گفت گاز هلیوم نقشی اساسی در آینده خواهد داشت. امروزه وعده هایی داده اند که فعلا بصورت یک پیش بینی در نظر گرفته می‌شود ولی همچنان ما به افزایش دانش در زمینه این گاز امیدواریم.

گاز هلیوم در صنایع و کاربردهای متنوعی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در زیر تعدادی از کاربردهای گاز هلیوم را برای آیندگان بررسی می‌کنیم:

1. پرش فراتر از جو: هلیوم به عنوان یک گاز سبک، استفاده شده است تا به آیندگان امکان پرش و حرکت در فضا و هوا را بدهد. بالون‌های هوایی که با گاز هلیوم پر می‌شوند، اجازه می‌دهند تا افراد یا وسایل مورد استفاده آن‌ها به ارتفاعات بالا بروند و تجربه‌ی حرکت در فضا را داشته باشند.

2. پر کردن و نگهداری بالون‌ها: گاز هلیوم به عنوان گزینه‌ای برای پر کردن بالون‌ها استفاده می‌شود. بالون‌های هوایی که با هلیوم پر می‌شوند، به دلیل وزن بسیار سبک هلیوم، به راحتی به بالاترین نقطه تلاش گرانشی جو رسیده و در هوا آویزان می‌شوند.

3. استفاده در تجهیزات پزشکی: گاز هلیوم در برخی روش‌های تشخیصی و درمانی در پزشکی نیز استفاده می‌شود. به عنوان مثال، در روش آرایشگاه‌های غوطه‌وری، گاز هلیوم به جای اکسیژن در ترکیب با اکسیژن برای ایجاد تأثیرات آرامش‌بخش و تسکین دهنده استفاده می‌شود.

4. استفاده در لیوان‌های خلاء: لیوان‌های خلاء، که معمولاً برای نگهداری و نمایش اشیاء حساس در موزه‌ها و نمایشگاه‌ها استفاده می‌شوند، با گاز هلیوم پر می‌شوند. هلیوم به علت وزن سبک و خاصیت عدم تعامل با برخی اشیاء، منجر به کاهش آسیب و خرابی احتمالی آن‌ها می‌شود.

5. کاربردهای دیگر: گاز هلیوم در برخی از سیستم‌های خنک‌کننده، لیزرهای قدرتمند، سیستم‌های تست و تحقیقات علمی، بالون‌های همچنین برای تولید برخی مواد اولیه در صنایع نانوتکنولوژی و الکترونیک نیز استفاده می‌شود.

استفاده‌های گسترده گاز هلیوم و خصوصیات منحصربه‌فرد آن، این عنصر را به یکی از مواد مهم در صنعت و فناوری تبدیل کرده است.پیدایش هلیوم در ستارگان پدیده جالبی بود که مورد بررسی قرار گرفت.