Northern Minnesota sở hữu “nhiên liệu của tương lai”, các nhà nghiên cứu tiết lộ

Northern Minnesota sở hữu “nhiên liệu của tương lai”, các nhà nghiên cứu tiết lộ

Jordan Joseph – Earth.com, 6 tháng 1, 2026

Helium-3 thường được nhắc đến như một nguồn tài nguyên trên Mặt Trăng – thứ mà các phi hành gia tương lai có thể khai thác từ bụi mặt trăng để vận hành lò phản ứng fusion hoặc làm mát thiết bị lượng tử. Tuy nhiên, việc phát hiện helium-3 dưới rừng và vùng đất ngập nước ở bắc Minnesota đã khiến nhiều nhà khoa học ngạc nhiên.

Phát hiện tại Dự án Topaz

Tại Topaz Project gần Babbitt, khoan thăm dò đã phát hiện lượng helium-3 có thể sử dụng nằm sâu dưới lòng đất. Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy nồng độ khoảng 14,5 phần tỷ – tương đương với mức đo được trong các mẫu Apollo mang về từ Mặt Trăng.

Phân tích khí, do nhà địa hóa học Dr. Peter Barry từ Woods Hole Oceanographic Institution dẫn dắt, cho thấy Minnesota có thể sở hữu một trong những mỏ helium-3 bất ngờ nhất từng được xác định.

Helium-3 – một dạng helium hiếm

Các nguyên tử helium tồn tại dưới các dạng gọi là đồng vị – cùng số proton nhưng khác số neutron.

• Helium-3 (³He) có 2 proton và 1 neutron.

• Helium-4 (⁴He) phổ biến hơn có 2 proton và 2 neutron.

Hầu hết ³He trên Trái Đất đến từ sự phân rã của triti trong vũ khí và lò phản ứng hạt nhân, bổ sung bởi lượng nhỏ bị giữ lại trong các mỏ khí tự nhiên. Trong bầu khí quyển, ³He tồn tại ở mức rất thấp, thấp hơn nhiều so với mỏ mới ở Minnesota.

Nồng độ nhỏ nhưng giá trị lớn

Helium-3 có thể đạt 9 triệu USD mỗi pound, cao hơn nhiều so với helium thông thường. Các cơ quan Mỹ cân đối nguồn ³He cho thiết bị phát hiện neutron và công nghệ cryogenics (nhiệt độ cực thấp).

Vì helium từ Topaz không phụ thuộc vào kho vũ khí hạt nhân cũ, ngay cả việc khai thác khiêm tốn cũng có thể giảm bớt áp lực về nguồn cung dài hạn.

“Chúng tôi rất vui mừng thông báo phát hiện helium-3 đáng kinh ngạc này,” – Thomas Abraham-James, Chủ tịch kiêm CEO của Pulsar Helium, cho biết.

Thử nghiệm khí dưới lòng đất

Mẫu khí từ giếng Jetstream 1 được phân tích tại các phòng thí nghiệm ở Ohio và Massachusetts, cho kết quả nhất quán.

• Nồng độ ³He/⁴He duy trì ổn định dù ⁴He chiếm từ 1–11%, cho thấy nguồn gốc duy nhất.

• Các phép đo thực hiện bằng khối phổ khí quý (noble gas mass spectrometer).

Helium “trú ẩn” hàng tỷ năm

Đá nền cổ ở bắc Minnesota giàu uranium, đã tạo helium trong hàng tỷ năm. Nhiệt từ sâu và các đứt gãy cũ giúp helium thoát ra khỏi khoáng chất và di chuyển lên trên qua đá.
Tại Topaz, khí giàu nitơ đóng vai trò vận chuyển helium lên mà không kèm hydrocarbon chứa carbon. Lớp đá cứng phía trên ngăn helium thoát ra ngoài, tạo mức nồng độ tích tụ đáng kể.

Ứng dụng công nghệ của helium-3

• Detectors neutron: Phát hiện vật liệu hạt nhân trái phép, giám sát lò phản ứng nghiên cứu.

• Cryogenics: Trộn ³He và ⁴He để đạt nhiệt độ cực thấp, quan trọng cho máy tính lượng tử.

• Fusion fuel: Nghiên cứu như nhiên liệu cho năng lượng tương lai.

• Vật lý vật chất ngưng tụ & hình ảnh tiên tiến: Helium-3 giúp làm mát các thí nghiệm chuyên biệt.

Khó khăn trong tách helium-3

• Sản lượng toàn cầu chỉ vài chục nghìn lít/năm, thấp hơn nhu cầu từ quantum computing và phòng thí nghiệm.

• Tách ³He khỏi ⁴He khó vì hai đồng vị hành xử giống nhau trừ khi hạ cực thấp nhiệt độ.

• Các phương pháp thử nghiệm gồm chưng cất cryogenic và cột hấp phụ, nhưng chưa có nhà máy nào sản xuất ³He tinh khiết từ khí tự nhiên.

• Pulsar mời các trường đại học và công ty công nghệ sử dụng Topaz làm sân thử công nghệ tách ³He.

Rủi ro và quản lý tại Minnesota

Minnesota chưa từng khai thác dầu khí thương mại, nên lập quy định trước khi khai thác.

• Cộng đồng và chính quyền bản địa quan tâm đến nước ngầm, động vật hoang dã, tiếng ồn, đồng thời theo dõi việc làm và thuế.

• Một số lo ngại rằng kinh nghiệm khoan khí còn hạn chế, yêu cầu giám sát kỹ quy trình khoan, đốt khí thừa, phục hồi môi trường.

Bước tiếp theo

• Các startup khai thác ³He từ Mặt Trăng đã ký hợp đồng với công ty sản xuất tủ lạnh quantum và Bộ Năng lượng Mỹ.

• Pulsar tiếp tục khoan thêm giếng, ước lượng helium có thể khai thác, và đánh giá công nghệ tách liệu có khả thi về mặt thương mại.

• Nếu helium từ Minnesota có thể khai thác quy mô lớn, “nhiên liệu của tương lai” có thể đến từ rừng thay vì đất Mặt Trăng.

Thông tin trong bài tổng hợp từ thông cáo báo chí của Pulsar Helium Inc.