03.07 宇宙中有地球上沒有的元素嗎?

張曉龍


答:地球上自然存在的元素(同位素算一種)有90多種,目前加上人工合成的元素一共有118種;但是根據核物理中的穩定島理論,推測宇宙中還存在原子序數大於118的元素,它們並不穩定,而且難以合成,所以地球上並不存在。


在2006年,美國科學家首先合成了118號重元素OG-294,該元素的半衰期只有0.012秒,於是元素週期表上的前七族元素(1~118號元素)全部補全,其中95~118號元素全是人工合成的。

在自然界中,最大的非放射性元素是鉛(82號元素);在地球上,能大量存在的最重元素是鈾(92號元素),比鈾元素高的稱作超鈾元素,超鈾元素的半衰期均很短。


在100多年前,俄國科學家門捷列夫發現了化學元素的週期性,制定了世界上第一張元素週期表,併成功預言了一些尚未發現的元素。

如今,物理學和化學已經發展到了新的高度,科學家們有更多理論去研究化學元素,而核物理的發展,讓科學家合成了許多地球上原本不存在的元素,但是隨著原子序數的增大,元素的穩定性越來越差。

其中原理並不難理解,原子核由強子(質子和中子)組成,它們靠著強力連接在一起,但是強力的作用範圍有限,而質子攜帶著正電荷,於是質子間會因為電磁力相互排斥,由於電磁力的作用範圍是無限的,所以隨著原子序數的增大,較遠距離強子間的強力減弱,而電磁力會繼續疊加,使得原子核越來越不穩定。


在核物理中有一個穩定島理論,說原子核中存在2、8、14、20、28、50、82和126數字時,原子核的穩定性將會大大增加。

比如由82個質子和126箇中子組成的鉛-208,其原子核就異常穩定,還有50個質子的錫元素部分同位素,原子核性質也非常穩定。根據該理論,在126號元素附近將會形成一個“孤島”,此處的元素有可能形成較為穩定的元素,但是目前科學家還無法合成大於118號的重元素。

在宇宙中,隨時都有超新星爆發、中子星合併等事件發生,在這樣的極端條件下,就有可能形成大於118號的元素,並在一定時間後發生衰變。


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月球上就有,例如氦_3,這就是地球上沒有的元素,是氦的同位素,它可用於核能發電,據科學家測算只要8噸此物質發的電就夠全世界使用一年了。月球中此物質儲量豐富。


跪射俑


宇宙中有地球上沒有的元素嗎?

答:廣袤無垠的宇宙是地球它的爹媽,早在46億年前生出地球時,地球就完全繼承了它爹媽的衣缽;可以這樣的說 凡是地球上有的元素宇宙中都有,或許宇宙中有的元素,目前地球上還沒有。


●俄國科學家門捷列夫在化學家紐蘭茲的元素週期律誘導下,依照原子量,製作出世界上第一張元素週期表,並據以預見了一些尚未發現的元素。影響了一代又一代的學習化學的人。目前為止發現共有118種元素被發現,其中地球上94種存在。見下圖元素週期表。

●自然界中一百多種元素都是金屬和非金屬物質,它們只由一種原子組成,其原子核具有同樣數量的質子,用一般的化學方法不能使之分解,並且能構成一切物質。 一些常見元素的例子有氫,氮和碳。

●組成地球的重要物質的是有機物和無機物;包括氣體、岩石和土壤就是構成地球的表面物質。空氣是由3種氣體組成的混合體,空氣中78%的氣體是氮。氮是一種不甚活潑的氣體,這就是說該元素不容易與其他物質發生化學反應。空氣中大約含有21%的氧,這是人類呼吸所需要的不可缺少的氣體。還有少量的氫氣、一定量的稀有氣體、一定量的二氧化碳,則是植物所需要的氣體。

●在地球表面的岩石中,幾乎99%是由8種基本物質或元素構成的。這些元素是氧、硅,它們是生產玻璃的重要原料;鋁,鐵,人體骨骼所需要的鈣,普通食鹽中所含的鈉,以及鉀和鎂。除了氧和硅外,其他物質都屬於金屬。

●地球物質,都是從基本粒子聚變而成氫開始的,然後是四個氫合成一個氦,氦再進一步合成其它元素;


●據科學家分析,按照宇宙大爆炸理論,宇宙在剛剛形成時,其中的物質只有大約75%的氫和大約25%的氦,沒有其元素.所有其他元素(及其同位素)都是在恆星中心的高溫、高壓會引發核聚變反應,先是由氫聚變成氦,再由氦聚變成碳,在這個過程中,氦也可以與氫發生聚變,形成其他的元素,如鈹、硼、氧、氖等。

●在恆星核中還會形成許多種比鐵重的元素,如金、銀、鉛、汞、銅等,其中包括鈾,這些元素形成的量很少,另外其中的一部分會隨著超新星爆發而擴散到宇宙空間中去,與星際物質共同構成下一代恆星和拋圍繞恆星運行的行星,地球上的金、銀、鉛、汞、銅、鈾等多種元素就是這麼來的。而太陽系中所有的行星都是同時誕生於同一團星際氣體雲,故地球上有的元素,在別的行星上也有。這個理論從科學家們分析宇宙隕落的隕石成分組成中可以知道。

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知足常樂2019.9.18日於上海


知足常樂0724


當然是有的,我們常說,世界之大,無奇不有,宇宙這麼大,在宇宙的某個角落裡,當然會存在地球上沒有的元素,地球並非包含宇宙萬物。

宇宙中常規物質都是由各種元素組成的,目前人類在自然界中發現了94種天然元素,這都是地球上天然形成的,而我們也知道元素週期表中有118號元素,其實元素週期表中的95號到118號元素都是人工合成的,門捷列夫發現元素週期律的時候就提出了宇宙中可能存在118種元素,實際上科學研究表明,宇宙中的元素,可能不止118種,當然了,這種可能性是很低的,因為相對原子量太大的元素往往是不穩定的。

人類合成的超重元素,都是具有放射性的,很多的元素在合成之後只能存在很短的一段時間,例如第116號元素,其半衰期只有僅僅60毫秒,所以說,在宇宙的其它角落,這種元素可能也未必會存在。人類目前可以利用粒子對撞機制造出元素週期表中的1到118號元素中的任何一個,但是每一種元素其實都會存在同位素,而其中有些元素的同位素,人類目前肯定是無法制造出來的,在地球上也沒有這種元素。

地球上能夠穩定存在一段時間的最大相對原子量元素是第92號元素鈾,同種元素的不同同位素性質也是有所不同的,比如說鈾235具有比較強的放射性,是目前人類唯一可以發生可控核裂變的同位素,而鈾238半衰期則很長,通常用於宇宙年齡的測定。宇宙剛開始誕生的時候是沒有原子核的,後來隨著宇宙降溫才產生了氫原子核,氫原子核在重力的作用下聚集為恆星,恆星發生核聚變將輕的氫原子核轉化為更重的原子核,比如說氦原子核。



而當恆星抵達生命末期的時候它可能形成白矮星、中子星甚至是黑洞,形成中子星和黑洞會經歷超新星爆發,而這個過程可以產生大量的重元素,超新星爆炸產生的重元素和其它物質一起組成了新的恆星和行星,地球上的很多重元素,其實並不來自地球,地球沒有能力製造這些重元素,地球上的重元素來自於恆星,就比如說金銀元素就來自於恆星的殘骸,中子星一次碰撞就可以產生數百倍於地球質量的黃金。而存在於白矮星上的電子簡併態物質也是地球上所不存在的。


鏡像科普


沒有!宇宙中所有的元素在地球上都能找到。

宇宙的成長,就是重元素的增加。所有的元素都是恆星用氫元素製造出來的。

電影流浪地球就是講的太陽氦閃。太陽的引力使得氫元素被聚變為氦元素,這個過程有7‰的質量轉化為能量,太陽才發出光和熱。當氫元素被消耗殆盡時,太陽的引力將引發比氫元素更重的氦元素的聚變,形成碳元素,這就是氦閃。這就等於在太陽中心又出現了一個新的小太陽,這個小太陽會把外面的太陽頂出去。太陽變成了紅巨星。它的半徑會迅速增大,將水星,金星,地球,火星統統吃到肚子裡。一個垂死的太陽熱度不但不會降低,相反還會把幾億公里的範圍變成火海!

但是我們的太陽質量不夠大,並不足以引發碳聚變,所以最後的太陽在燃燒完氦元素時,只能忍受引力的塌縮,安靜的變成一顆白矮星。太陽也會死!

恆星按死亡方式分兩種,一種是小於太陽8倍質量的恆星,另一種是不小於太陽8倍質量的恆星。前一種質量不夠,不足以使核聚變一往無前,只能能製造十來種元素,然後和太陽一樣忍受引力的塌縮,安靜的變成白矮星。後一種能夠讓核聚變一往無前,就像洋蔥一樣,一層層的聚變出新的元素,當聚變到鐵元素時就無法在釋放能量,恆星因為失去核心能量的支撐而瞬間崩塌,在這塌縮的瞬間擠壓中,宇宙裡所有的元素都被合成了,然後恆星以粉碎式的大爆炸將所有的元素拋灑出去,這就是超新星爆發。

在以後得歲月,超新星爆發的物質元素慢慢聚合,只要條件滿足,就會重新演化出新的恆星和合適的重元素行星。我們就是這樣出現的。

元素的合成也是一個能量質量轉化的過程。鐵之前的元素,它們在聚變時,會放出能量。鐵之後的元素,在聚變時不僅不會放出能量,還會吸收能量,通常這種放出或吸收的能量十分巨大,只能靠超新星爆發的擠壓瞬間來提供!我們人類還沒有能力提供如此之大的能量。而鐵元素也是分界線元素,它的聚變不會釋放能量。所以輕元素釋放能量靠聚變,典型的應用就是氫彈。重元素釋放能量靠裂變,典型的應用就是原子彈。

元素的號碼越大,代表它的原子核核內質子數越多。而質子都是帶正電的,把這些原本相互排斥的質子牢固束縛在一起靠的是原子核的強力。強力是宇宙四種基本力中最可怕最強大的力量,可惜它的作用半徑太小了,只有原子核半徑那麼大。這就不難理解為什麼號碼越大的元素越不穩定了,核內質子數量越多,質子間的電磁排斥力就越強,強力就相較變得越弱。當強力不足以克服質子間的電磁排斥力時,原子就四分五裂了。所以,元素的號碼不可能無限增大,越大號碼的元素也越不穩定。

至於強力是怎麼形成的?目前較為公認的假說是核內膠子的纏繞,是快速運動的膠子把質子捆綁在一起的。不過當前的科技還遠沒有達到能夠理解強力之謎的程度。

我們的地球就是宇宙的縮影,宇宙中的一切元素,我們都能在地球上找到或製造出來,因為元素本身就是以核內質子數來定義的。

雖然,宇宙之大已經到了“一切皆有可能”的地步,但是宇宙製造重元素的邏輯是沒有問題的。儘管在諸如黑洞這類詭異的特殊天體中,我們還不知道它的事件視界之內到底有什麼,是什麼?但是即便是有什麼,也不是元素的概念了。


科普軍


黑洞物質可能有地球沒有的東西



劉得人


普通星球可以說沒有,能相對穩定存在的——包括放射性元素,都能在地球找到,少數穩定性很差的其它星球也留不住,另外人類在地球上製造出一些生命——半衰期極短的元素,在其它普通星球都沒有。當然,在特性星球,黑洞,中子星,能製造比地球更多的元素——它們是特性星球。


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