วิกฤตฮีเลียม

ในสภาพปกติฮีเลียม (helium) เปนแกสที่หนักกวา ไฮโดรเจนแตเบากวาอากาศ จากการมีคุณสมบัติที่ เบากวาอากาศและที่ไมสามารถติดไฟลุกไหมได ทํ าใหวิศวกรในอดีตนิยมใชฮีเลียมบรรจุในบอลลูน เรือเหาะ และลูกโป่ง

อาจจะเปนเรื่องแปลกที่ ถึงแมวาจักรวาลของเราจะมีฮีเลียมอุดมสมบูรณ เปนอันดับสองรองจาก ไฮโดรเจนก็ตาม แตมนุษยก็เพิ่งพบฮีเลียมเมื่อ 100 ปมานี้เอง สาเหตุที่เปนเชนนี้เพราะฮีเลียมเปนแกสเฉื่อยที่ไม กระตือรือรนในการทําปฏิกิริยากับธาตุใดๆ ดังนั้นสารประกอบที่มีฮีเลียมเปนองคประกอบในธรรมชาติจึงมีนอย สวนเหตุผลอีกประการหนึ่งก็คือ เวลาธาตุกัมมันตรังสีปลดปลอยฮีเลียมออกมา มันจะลอยละลิ่วขึ้นเบื้องบน และ หายไปในที่สุด

ในป พ.ศ. 2411 J. Janssen นักดาราศาสตรชาวฝรั่งเศสไดเห็นสเปกตรัม (spectrum) เสนสีเหลือง ขณะที่เขากําลังสังเกตดูสุริยุปราคาเต็มดวงในประเทศอินเดีย เขาแถลงวา สเปกตรัมเสนที่เขาเห็นมาจากการแผรังสีของธาตุ บนดวงอาทิตย ซึ่งธาตุนั้นยังไมมีใครพบเห็นบนโลกเลย ผลการสังเกตของเขาไดรับการยืนยันจาก J.N. Lockyer เมื่อวัน ที่ 20 ตุลาคม พ.ศ. 2411 Lockyer จึงเสนอใหมีการตั้งชื่อธาตุใหมวา helium ซึ่งเปนคํ าที่มีรากศัพทมาจากคํ าวา helios ในภาษากรีก ที่แปลวา ดวงอาทิตย์

อีก 27 ปตอมา W. Ramsay นักเคมีชาวสก็อตไดพบฮีเลียมบนโลกวาเปนธาตุที่ไดจากการสลายตัวของ ยูเรเนียมในแร clevite ในเวลาตอมาก็ไดมีการพบแกสฮีเลียมในบอนํ้ ามันหลายแหงในประเทศสหรัฐอเมริกาและ แคนาดา Ramsay จึงไดรับการยกยองวาเปนผูพบฮีเลียม การคนพบแกสนี้ และแกสเฉื่อยอื่นๆ เชน neon, krypton และ xenon ทํ าให Ramsay ไดรับรางวัลโนเบลสาขาเคมีในป พ.ศ. 2447

ฮีเลียมเปนแกสชนิดสุดทายที่มนุษยสามารถทําใหมันกลั่นตัว เปนของเหลว ทั้งนี้เพราะจุดเดือดของมัน ตํ่ ามากถึง -271 องศา เซลเซียส ฮีเลียมเหลวมีสภาพเปนของไหลยิ่งยวด (superfluid) เพราะมันสามารถจะไหล ผานรูแคบเล็กหรือไหลขึ้นตามผนังภาชนะไดโดยไมมีแรงหนืดใดๆ ตอตานเลย นักฟสิกสเชื่อวาไมมีฮีเลียมแข็งใน จักรวาล ปจจุบันฮีเลียมมีความสํ าคัญมาก นักวิทยาศาสตรนิยมใชฮีเลียมเหลวเปนสารหลอเลี้ยงใหไฮโดรเจน และออกซิเจนคงสภาพเปนของเหลวเพื่อใชในการขับเคลื่อนจรวด วิศวกรใชฮีเลียมเหลวในเตาปฏิกรณปรมาณู แพทยใชฮีเลียมเหลวในอุปกรณถายภาพอวัยวะภายในรางกาย ชางใชฮีเลียมเหลวในอุปกรณเชื่อมโลหะ นัก ประดานํ้าลึกนิยมใชฮีเลียมผสมกับออกซิเจนเพื่อความปลอดภัยในการหายใจ นักฟสิกสใชฮีเลียมเหลวในการทํ า ตัวนํ ายิ่งยวด เปนต้น

ความวิตกกังวลของวงการวิทยาศาสตรขณะนี้มีวา หากมีการใชฮีเลียมอยางฟุมเฟอยและไมระมัดระวัง อีกไมนานฮีเลียมจะหมดโลก เมื่อเร็วๆ นี้ American Physical Society ไดออกแถลงการณเตือนรัฐบาลสหรัฐ อเมริกาใหตระหนักถึงวิกฤติการณ ฮีเลียมที่กํ าลังจะเกิดขึ้น

เพราะหนึ่งศตวรรษที่ผานมานั้น ปริมาณการใชฮีเลียม ไดเพิ่มขึ้น 5-10 เปอรเซ็นตทุกป เมื่อปกลายโลก ใชฮีเลียม 100 ลานลูกบาศกเมตร และในทุกปบริษัทนํ้ ามันจะเก็บสะสมฮีเลียมไดประมาณ 120 ลานลูกบาศก เมตร เมื่อตนกํ าเนิดฮีเลียมอันไดแก สารกัมมันตรังสีรอยหรอไป จึงเปนการชี้ชัดวาอีกไมนาน คือภายในป พ.ศ. 2560 ฮีเลียมจะหมดโลก

ขณะนี้นักวิทยาศาสตรยังไมพบวิธีสกัดฮีเลียม โดยตรง จากอากาศ โดยเสียคาใชจายถูก

สมาคมฟสิกสของสหรัฐฯ จึงไดขอรองใหรัฐบาลสหรัฐฯ เห็นความสํ าคัญของปญหานี้ และใหดํ าเนินการ แกไขโดยมอบให Bureau of Mines ทํ าหนาที่เก็บสะสมและหาหนทางเพิ่มปริมาณฮีเลียมของโลก โดยใชเงิน 3,000 ลานบาทตอป ซื้อฮีเลียมที่บริษัทผลิตนํ้ ามันทิ้งมาสะสม

หาไม วันใดขาดมันแลวเราทุกคนจะรูสึกครับ

ที่มา : ดร.สุทัศน์ ยกส้าน
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.)