9月20日，大家期待多年的北京环球影城终于开业了。50 元一碗的拉面，30 元一杯的奶昔，好像也能吃得起，但当果壳同事想买一个气球重温一下童年时却被价格狠狠劝退：“街上 10 元一个的气球，环球影城竟然要卖 120 元，环球影城你的良心不会痛吗？”

环球影城的气球 | 果壳同事

但是你知道吗，如果从地球资源的角度来看这些气球，120 元一只还真不算贵，甚至还显得太便宜了——最合理的做法应该是把娱乐性氦气球提到“买不起”的价格，要不然地球上珍贵的氦气很快就要被这么用光了。

我们常见的气球，如果要想在空气中飘起来，就需要气球里面的气体密度比空气更小。这样的气体有很多种，常见的甲烷、氨气，密度都要小于空气。

但是因为气球本身也有重量，只有气球里面的气体密度远远小于空气才可以。这样一来，选择就只剩下两种，一种是氢气，它的密度是空气的大约 1/15，还有一种就是氦气，它的密度大约是空气的 1/7。

氢气很好获得，价格也很便宜，现在大街上流行的气球多数都是氢气球。可是氢气球也有个非常致命的问题，那就是氢气太易燃了，而且它也是一种穿透力特别强的气体，所以玩氢气球的时候，碰上个电火花就可能导致剧烈燃烧甚至是爆炸。

氢气球爆炸的瞬间 | Maxim Bilovitskiy

相比于火爆的氢气，氦气的脾气就太平和了，就算把它放在火上烤，也不会出现什么危险。实际上，氦气是惰性最强的气体之一，化学上将它和它的那些亲戚们归属在惰性气体之中。但也是它的这个特点，让它成为地球上最紧缺的资源之一。

宇宙中最丰富的氦气，却很难搞

氢和氦，分别排在元素周期表的第一、二位，它们也是整个宇宙中总量排在第一和第二的元素，在太阳系中也不例外。太阳系中的核心——太阳，以及木星、土星这样的气态行星中，氢和氦元素的含量都非常丰富。

地球是一种岩质行星，主要的组成部分就是二氧化硅这样的岩石。但是就算这样，在地球刚刚形成的时候，也还是含有很多的氦元素。可是，45 亿年后的现在，地球上的氢气依然普遍，氦气却很难得到，最主要的原因就是氦元素太惰性了。

氢元素可以和很多元素发生反应，例如和氧元素结合成水，以海洋的形式保留在地球上，所以经过这么多年，氢元素也没有出现短缺。

相比之下，氦元素几乎不能和其他任何元素以化学方式结合，这导致地球上所有的氦元素都是以氦气的形式存在。这些气体在经过漫长的地质运动后，绝大部分都进入到大气层中。由于氦气的密度很小，所以它们进一步漂浮到大气层上方，并最终从地球上逃逸，今天地球大气中的氦气含量只有 0.00052%，已经所剩无几了。

（原行星盘的图示，一旦中央的原恒星温度足够高，它就会开始吹散周围较轻的元素。像木星或土星这样的行星有足够的引力捕捉最轻的元素，但像地球这样质量较低的行星只能任由氦离去 | Forbes）

除了氦元素自身的特点，导致地球上天然氦气储量极低外，它难搞的另一个原因是开采和储存困难。

除了地球诞生时产生的氦气以外，我们现在可以开采到的氦气，基本都来自一些不稳定元素的核反应。例如我们非常熟悉的铀元素，它的一些同位素可以制作原子弹或核电站燃料，它在衰变的时候就会产生α-射线，也就是氦核，随后会转变为氦气。长此以往，在地壳深处，还蕴藏着一些氦气，只要将它们开采出来就行。

德克萨斯州阿马里洛的氦气开采场 | Jennifer Tutop

但实际上，开采氦气远不像石油那么轻松，因为天然的气体总是会以混合物的形式存在，氦气在其中的比例非常低。它被开采出来的时候，同时还与氮气、甲烷等气体混合在一起（天然气中通常就会含有一点氦气，天然气也是目前开采氦气的主要来源）。

要想得到纯度较高的氦气，就需要经过一系列操作。通常采取的方法，是利用氦气极低的熔沸点，将气体混合物降温，待其他气体全部凝结以后，剩下的气体便是氦气。

氦气的分离过程演示 | Alfred Leitner

氦气的储存、回收也很困难，这也和它的特点有关。氦气的沸点低，将其液化非常困难，所以纯氦气通常只会以高压气体的形式存在。一旦氦气被使用以后，想要再回收，就没什么好办法了，用一点就要少一点。

氦气，真的很难搞。

离不开的氦气

如果只是储量低、开采困难，氦气也不会像现在这样受关注，但氦气广泛的用途，让它显得更加珍贵。

氦气是沸点最低的气体，而且化学性质特别稳定，这就让它可以应用在很多领域。

医院里有一种高级仪器叫核磁共振仪，它可以检测包括肿瘤在内的一些病变，但需要有很强的磁场才能工作。现在的成熟核磁技术，是借助于超导原理实现强磁场，而超导体只能在极低的温度下工作，这种低温，又只有在液氦作为冷却液时才能维持。于是，液氦就成了每一台核磁共振仪中不可或缺的成分。

而且，由于氦气极难保存，核磁共振仪工作一段时间后总会有一部分氦气逸出且无法回收，这样一来，核磁共振仪就需要时不时添加一些新的氦气才能继续工作。

核磁共振仪 | WIKIMEDIA

氦气不容易和其他物质发生反应的特点，也让它有了很多应用场合。我们生活中经常会听说氩弧焊这种工艺，就是利用电弧进行电焊，为了防止被焊接的金属氧化，就需要用氩气进行保护。氩气和氦气是亲戚，但氦气比氩气更稳定，所以在一些对精度要求极高的场合，也会使用昂贵的氦气。在芯片加工的时候，往往也会使用到氦气。

除此以外，氦气还可以用在潜水、安全气囊等领域，当然，氦气也被用在气球里面，为人们带来快乐。

就这样，人类每年需要使用数亿立方米的氦气，仅中国每年大约就需要使用大约4300吨氦气（约3200万立方米）。但是全世界已经探明的氦气储量不过 73亿立方米，这样算来，全世界的氦气大约在 20 年内就会用尽。而中国的氦气储量只占世界的 2% 左右，几乎完全依赖于进口。

氦气，实在是太珍贵了！

氦气缺乏的未来

在短短几十年里，我们正在耗尽地球数十亿年积累下的氦气资源。

每次用氦气填充一个气球，都会从地球上带走大约 3 × 1023个氦原子，它们升上大气层，逃脱地心引力，进入宇宙，再也不回来。

120 元一只的氦气球，只是氦气短缺的一个缩影。2019 年，东京迪士尼也曾宣布，因氦气供应紧张，间歇式提供卡通画氦气球。

迪士尼的氦气球 | wikimedia

自冷战时期开始，美国就已经注意到氦气的重要性，并且开始战略性地储备氦气，一度成为世界上氦气储量最大的国家。

1986 年，美国克利夫兰有一家慈善机构突发奇想，要用放飞氦气球的方式，提醒人们氢气球的危险性。为了引人注目，这场气球放飞活动最终收集到了多达 150 万只氦气球，创造了吉尼斯世界纪录。

这一次氦气球放飞浪费了巨量的氦气，而且更可笑的是，这么多氦气球给当地的交通、商业造成了瘫痪性的破坏，甚至加拿大的航班都因这些氦气球而不能正常起降。

1986年克利夫兰放飞气球 | The Atlantic

没有人知道美国浪费了多少氦气，就像没有人知道美国有多少储备一样。冷战结束以后，全世界都向美国购买氦气，氦气的使用量出现了新的高峰。

很快，美国发现“地主家也没有余粮了”，又开始对氦气的出口进行限制，优先供应包括美国航空航天局（NASA）在内的美国机构。如此一来，美国的氦气出口急剧下降，全世界又因此陷入了氦气荒。

但是在这个事情上，也怨不得美国如此任性，最根本的问题还是氦气的绝对短缺。

在这样的背景之下，给全世界带来的改变就是尽可能不再使用氦气。氦气球虽然安全也好玩，但是因为氦气供应紧张，越来越多的人开始主动或被动地放弃氦气球。

不仅如此，就连很多必须要使用氦气的高科技领域，也在寻求氦气以外的解决方案。比如液氦是核磁共振仪中的关键成分，现在已经出现一些有潜力的无氦技术，可以让核磁共振仪摆脱对液氦的依赖。

对我们个人来说，面对氦气供应紧张的局面，或许可以做到的就是从自身做起，拒绝玩耍氦气球。这已经不再是买不买得起的问题，而是可能涉及到生死存亡。

毕竟，相比于玩不了氦气球而哭闹的孩子，那些因为核磁共振仪缺氦以至于无法诊疗的孩子要可怜得多。

作者：孙亚飞

编辑：翻翻

一个AI：120 元一个的氦气球，你会买吗？

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