03.07 宇宙中有地球上没有的元素吗?

张晓龙


答:地球上自然存在的元素(同位素算一种)有90多种,目前加上人工合成的元素一共有118种;但是根据核物理中的稳定岛理论,推测宇宙中还存在原子序数大于118的元素,它们并不稳定,而且难以合成,所以地球上并不存在。


在2006年,美国科学家首先合成了118号重元素OG-294,该元素的半衰期只有0.012秒,于是元素周期表上的前七族元素(1~118号元素)全部补全,其中95~118号元素全是人工合成的。

在自然界中,最大的非放射性元素是铅(82号元素);在地球上,能大量存在的最重元素是铀(92号元素),比铀元素高的称作超铀元素,超铀元素的半衰期均很短。


在100多年前,俄国科学家门捷列夫发现了化学元素的周期性,制定了世界上第一张元素周期表,并成功预言了一些尚未发现的元素。

如今,物理学和化学已经发展到了新的高度,科学家们有更多理论去研究化学元素,而核物理的发展,让科学家合成了许多地球上原本不存在的元素,但是随着原子序数的增大,元素的稳定性越来越差。

其中原理并不难理解,原子核由强子(质子和中子)组成,它们靠着强力连接在一起,但是强力的作用范围有限,而质子携带着正电荷,于是质子间会因为电磁力相互排斥,由于电磁力的作用范围是无限的,所以随着原子序数的增大,较远距离强子间的强力减弱,而电磁力会继续叠加,使得原子核越来越不稳定。


在核物理中有一个稳定岛理论,说原子核中存在2、8、14、20、28、50、82和126数字时,原子核的稳定性将会大大增加。

比如由82个质子和126个中子组成的铅-208,其原子核就异常稳定,还有50个质子的锡元素部分同位素,原子核性质也非常稳定。根据该理论,在126号元素附近将会形成一个“孤岛”,此处的元素有可能形成较为稳定的元素,但是目前科学家还无法合成大于118号的重元素。

在宇宙中,随时都有超新星爆发、中子星合并等事件发生,在这样的极端条件下,就有可能形成大于118号的元素,并在一定时间后发生衰变。


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月球上就有,例如氦_3,这就是地球上没有的元素,是氦的同位素,它可用于核能发电,据科学家测算只要8吨此物质发的电就够全世界使用一年了。月球中此物质储量丰富。


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宇宙中有地球上没有的元素吗?

答:广袤无垠的宇宙是地球它的爹妈,早在46亿年前生出地球时,地球就完全继承了它爹妈的衣钵;可以这样的说 凡是地球上有的元素宇宙中都有,或许宇宙中有的元素,目前地球上还没有。


●俄国科学家门捷列夫在化学家纽兰兹的元素周期律诱导下,依照原子量,制作出世界上第一张元素周期表,并据以预见了一些尚未发现的元素。影响了一代又一代的学习化学的人。目前为止发现共有118种元素被发现,其中地球上94种存在。见下图元素周期表。

●自然界中一百多种元素都是金属和非金属物质,它们只由一种原子组成,其原子核具有同样数量的质子,用一般的化学方法不能使之分解,并且能构成一切物质。 一些常见元素的例子有氢,氮和碳。

●组成地球的重要物质的是有机物和无机物;包括气体、岩石和土壤就是构成地球的表面物质。空气是由3种气体组成的混合体,空气中78%的气体是氮。氮是一种不甚活泼的气体,这就是说该元素不容易与其他物质发生化学反应。空气中大约含有21%的氧,这是人类呼吸所需要的不可缺少的气体。还有少量的氢气、一定量的稀有气体、一定量的二氧化碳,则是植物所需要的气体。

●在地球表面的岩石中,几乎99%是由8种基本物质或元素构成的。这些元素是氧、硅,它们是生产玻璃的重要原料;铝,铁,人体骨骼所需要的钙,普通食盐中所含的钠,以及钾和镁。除了氧和硅外,其他物质都属于金属。

●地球物质,都是从基本粒子聚变而成氢开始的,然后是四个氢合成一个氦,氦再进一步合成其它元素;


●据科学家分析,按照宇宙大爆炸理论,宇宙在刚刚形成时,其中的物质只有大约75%的氢和大约25%的氦,没有其元素.所有其他元素(及其同位素)都是在恒星中心的高温、高压会引发核聚变反应,先是由氢聚变成氦,再由氦聚变成碳,在这个过程中,氦也可以与氢发生聚变,形成其他的元素,如铍、硼、氧、氖等。

●在恒星核中还会形成许多种比铁重的元素,如金、银、铅、汞、铜等,其中包括铀,这些元素形成的量很少,另外其中的一部分会随着超新星爆发而扩散到宇宙空间中去,与星际物质共同构成下一代恒星和抛围绕恒星运行的行星,地球上的金、银、铅、汞、铜、铀等多种元素就是这么来的。而太阳系中所有的行星都是同时诞生于同一团星际气体云,故地球上有的元素,在别的行星上也有。这个理论从科学家们分析宇宙陨落的陨石成分组成中可以知道。

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知足常乐2019.9.18日于上海


知足常乐0724


当然是有的,我们常说,世界之大,无奇不有,宇宙这么大,在宇宙的某个角落里,当然会存在地球上没有的元素,地球并非包含宇宙万物。

宇宙中常规物质都是由各种元素组成的,目前人类在自然界中发现了94种天然元素,这都是地球上天然形成的,而我们也知道元素周期表中有118号元素,其实元素周期表中的95号到118号元素都是人工合成的,门捷列夫发现元素周期律的时候就提出了宇宙中可能存在118种元素,实际上科学研究表明,宇宙中的元素,可能不止118种,当然了,这种可能性是很低的,因为相对原子量太大的元素往往是不稳定的。

人类合成的超重元素,都是具有放射性的,很多的元素在合成之后只能存在很短的一段时间,例如第116号元素,其半衰期只有仅仅60毫秒,所以说,在宇宙的其它角落,这种元素可能也未必会存在。人类目前可以利用粒子对撞机制造出元素周期表中的1到118号元素中的任何一个,但是每一种元素其实都会存在同位素,而其中有些元素的同位素,人类目前肯定是无法制造出来的,在地球上也没有这种元素。

地球上能够稳定存在一段时间的最大相对原子量元素是第92号元素铀,同种元素的不同同位素性质也是有所不同的,比如说铀235具有比较强的放射性,是目前人类唯一可以发生可控核裂变的同位素,而铀238半衰期则很长,通常用于宇宙年龄的测定。宇宙刚开始诞生的时候是没有原子核的,后来随着宇宙降温才产生了氢原子核,氢原子核在重力的作用下聚集为恒星,恒星发生核聚变将轻的氢原子核转化为更重的原子核,比如说氦原子核。



而当恒星抵达生命末期的时候它可能形成白矮星、中子星甚至是黑洞,形成中子星和黑洞会经历超新星爆发,而这个过程可以产生大量的重元素,超新星爆炸产生的重元素和其它物质一起组成了新的恒星和行星,地球上的很多重元素,其实并不来自地球,地球没有能力制造这些重元素,地球上的重元素来自于恒星,就比如说金银元素就来自于恒星的残骸,中子星一次碰撞就可以产生数百倍于地球质量的黄金。而存在于白矮星上的电子简并态物质也是地球上所不存在的。


镜像科普


没有!宇宙中所有的元素在地球上都能找到。

宇宙的成长,就是重元素的增加。所有的元素都是恒星用氢元素制造出来的。

电影流浪地球就是讲的太阳氦闪。太阳的引力使得氢元素被聚变为氦元素,这个过程有7‰的质量转化为能量,太阳才发出光和热。当氢元素被消耗殆尽时,太阳的引力将引发比氢元素更重的氦元素的聚变,形成碳元素,这就是氦闪。这就等于在太阳中心又出现了一个新的小太阳,这个小太阳会把外面的太阳顶出去。太阳变成了红巨星。它的半径会迅速增大,将水星,金星,地球,火星统统吃到肚子里。一个垂死的太阳热度不但不会降低,相反还会把几亿公里的范围变成火海!

但是我们的太阳质量不够大,并不足以引发碳聚变,所以最后的太阳在燃烧完氦元素时,只能忍受引力的塌缩,安静的变成一颗白矮星。太阳也会死!

恒星按死亡方式分两种,一种是小于太阳8倍质量的恒星,另一种是不小于太阳8倍质量的恒星。前一种质量不够,不足以使核聚变一往无前,只能能制造十来种元素,然后和太阳一样忍受引力的塌缩,安静的变成白矮星。后一种能够让核聚变一往无前,就像洋葱一样,一层层的聚变出新的元素,当聚变到铁元素时就无法在释放能量,恒星因为失去核心能量的支撑而瞬间崩塌,在这塌缩的瞬间挤压中,宇宙里所有的元素都被合成了,然后恒星以粉碎式的大爆炸将所有的元素抛洒出去,这就是超新星爆发。

在以后得岁月,超新星爆发的物质元素慢慢聚合,只要条件满足,就会重新演化出新的恒星和合适的重元素行星。我们就是这样出现的。

元素的合成也是一个能量质量转化的过程。铁之前的元素,它们在聚变时,会放出能量。铁之后的元素,在聚变时不仅不会放出能量,还会吸收能量,通常这种放出或吸收的能量十分巨大,只能靠超新星爆发的挤压瞬间来提供!我们人类还没有能力提供如此之大的能量。而铁元素也是分界线元素,它的聚变不会释放能量。所以轻元素释放能量靠聚变,典型的应用就是氢弹。重元素释放能量靠裂变,典型的应用就是原子弹。

元素的号码越大,代表它的原子核核内质子数越多。而质子都是带正电的,把这些原本相互排斥的质子牢固束缚在一起靠的是原子核的强力。强力是宇宙四种基本力中最可怕最强大的力量,可惜它的作用半径太小了,只有原子核半径那么大。这就不难理解为什么号码越大的元素越不稳定了,核内质子数量越多,质子间的电磁排斥力就越强,强力就相较变得越弱。当强力不足以克服质子间的电磁排斥力时,原子就四分五裂了。所以,元素的号码不可能无限增大,越大号码的元素也越不稳定。

至于强力是怎么形成的?目前较为公认的假说是核内胶子的缠绕,是快速运动的胶子把质子捆绑在一起的。不过当前的科技还远没有达到能够理解强力之谜的程度。

我们的地球就是宇宙的缩影,宇宙中的一切元素,我们都能在地球上找到或制造出来,因为元素本身就是以核内质子数来定义的。

虽然,宇宙之大已经到了“一切皆有可能”的地步,但是宇宙制造重元素的逻辑是没有问题的。尽管在诸如黑洞这类诡异的特殊天体中,我们还不知道它的事件视界之内到底有什么,是什么?但是即便是有什么,也不是元素的概念了。


科普军


黑洞物质可能有地球没有的东西



刘得人


普通星球可以说没有,能相对稳定存在的——包括放射性元素,都能在地球找到,少数稳定性很差的其它星球也留不住,另外人类在地球上制造出一些生命——半衰期极短的元素,在其它普通星球都没有。当然,在特性星球,黑洞,中子星,能制造比地球更多的元素——它们是特性星球。


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