地球上的元素是宇宙中的全部吗?有哪些元素只有外星球才有的?

如题所述

这个问题问不同的人,将会得到不同的答案,但科学家大都会给出这样的答案,地球上就包含了宇宙中所有元素!似乎没有商量余地,连可能都不加,为什么科学家会给出如此明确的答案?

元素是怎么来的?

古希腊有四元素之说,当然我们现在知道这是一个完全错误的答案,但事实上在2000多年前就能用这种严谨的思维来思考整个世界,其实也是难能可贵的!这是比较可惜的是古希腊灿烂的文明之后,科学居然停滞了1500多年,一直到欧洲文艺复兴时期才重新开始发展!

元素周期表

元素是随着燃素说的没落而逐渐被认识的,到十八世纪的拉瓦锡时代,他通过对硫、锡和铅在空气中燃烧现象确定了氧化一说,到1789年时,他将陆陆续续发现的元素编制了33种元素的化学元素列表!

1804年初道尔顿提出了原子论,认为化学元素都是不可分割的微粒组成,这些微粒就是原子!同一元素的原子性质都相同,当元素化合时元素按简单整数倍形成结合,这个理论非常简洁有力,但一直缺乏实验证据!

1869年,门捷列夫发现了元素周期律,发表了第一份元素周期表,按原子量大小排列,将原子价相似的元素上下排成纵列,并预见了12种尚未发现的元素,尽管此前有过不少元素周期表的排列,但门捷列夫的周期表非常直观并易于理解,人类对元素的认识上一个台阶。

电子、原子核和质子以及中子发现

1899年汤姆逊在做阴极射线在电场下偏转实验时发现了电子;1909年卢瑟福在做α粒子散射实验时发现了原子核,1918年他在α粒子轰击氮原子核又发现了质子。1932年查德威克以α粒子轰击硼-10原子核发现了中子,至此组成元素的各个关键角色都已经登场!

区别元素的标准

到上世纪30-40年代时,科学家已经知道了元素之间那么大差异的原因,电子和质子决定了元素的化学属性,而质子则决定了元素之间的序号差异,中子没有存在感?完全错了,同位素的属性就是由中子数决定的,它还起到了稳定原子核的作用,当然这也有个限度,很多情况下也会导致不稳定。

元素之间可以通过聚变向质子数和中子数更高的元素转变,同时还能释放出巨大的能量,是不是很神奇?不但能取得各种元素,而且还可以获得能量,因为在聚变成更高元素序号时会有质量亏损,而能量释放的大小则遵循E=mc²,所以这个能量大到难以想象,比如太阳经过了45亿年仍然可以一如既往的发光发热,就是核聚变的功劳!

轻核可以通过聚变成重核,重核也可以通过裂变成轻核,裂变同样会有质量损失,也一样遵循质能方程,只是比例要比核聚变要小一些,但仍然大到远超我们的想象,比如原子弹和核裂变电站。它们中间最稳定的元素是铁。

除了聚变和裂变能改变元素序号外,还有重核元素以及同位素的放射性衰变、以及中子捕获改变元素的序号,比如红巨星中的比铁重的元素就通过这种模式完成的,另外超新星中则完成比铁更重的元素的快中子捕获,这个效率更快,中子星合并时这个效率会更高!比如黄金,中子星合并的效率非同一般!

宇宙中的元素有穷尽吗?

从理论上来看,元素是没有穷尽的,但也仅仅只是理论上,因为序号越高的元素越不稳定,从93号镎的百万年年到97号锫的千年,再到100号元素镄的百天内,之后就是分钟,秒,最后到118号元素Og的毫秒级别,你会发现,半衰期是几何计算减少的!

因此这些元素在理论上是可以无限增加的,但它们并不能长久存在,即使侥幸出现,也会在顷刻间转变为另一种元素,当然某些极端条件下可以让某些元素延迟衰变,但实现条件非常苛刻,自然界很难提供这种环境!

稳定岛理论

当原子核中的质子和中子数为幻数或者两者均为幻数时,原子核特别稳定!已经发现的幻数有2(氦)、8(氧)、20(钙)、28(镍)、50(锡)、82(铅)、126()?,在92号以及序号再高的元素,已经极不稳定,到了118号半衰期达到毫秒级,所以126号是可能存在的最高序号稳定元素,科学家都非常期待,但很可惜,到现在为止还制造不出这种超重元素!

精细结构常数下的最高序号元素

费曼提出理论上最稳定结构的元素序号应该是137,因为通过精细结构常数和波尔的原子模型,可以推导出如果出现大于137号元素,那么1s轨道上的电子就会不受控制,因此它是可能存在的最高元素!

相对论基本假设中的最高序号元素

相对论中的光速不可超越是宇宙中速度的天花板,因此从理论上来看电子以不可超过光速为极限去推算元素界可能存在的最高元素序号,它的质子数是172,也就是理论最大值是172号元素!

这些理论中,除了126号元素科学家比较期待以外,往上也就不抱希望了,126号元素到底是否存在,估计就没有任何人知道了,也许这些问题只能留给未来!

宇宙中会有存在这种元素的地方吗?

宇宙的中子星几乎就是中子行程的星球,外围则会存在部分离子,这样的结构实在不好定义元素序号,要么零号元素,因为没有质子!或者NNNNNNNN号元素,因为外围还有离子,而且数量庞大的恐怖,不过它却无法稳定存在,因为一旦脱离中子星环境就会衰变,变成质子+中子的普通元素同时还会释放大量能量!

也许还有夸克星这种变态的天体,只是未能被验证!之后的黑洞都压缩成了奇点,不知道怎么来形容这样的物质!尽管宇宙中变态天体那么多,但元素这种东西还就那么点,而暗物质到底算不算元素?估计没人能回答这个问题,因为仅仅以弱相互作用力和引力,不知道是能建构成啥物质。

而暗能量,那就更飘渺了,尽管有证据表明它存在,但暗能量到底是什么呢?为什么会那么变态?科学家也想知道!

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第1个回答  2021-04-14

由于人类目前发现在元素都是在地球上发现在的,而目前对外太空的开发还非常有限,所以说只有外星球才有的元素,在目前是没有发现的。只能说有些元素在地球非常少,而在外星球却非常充足。

在1869年,俄罗斯化学家门捷列夫把当时发现的66种元素排列成现在著名的元素周期表,到目前为止,人类已经发现了118种元素,其中92种为天然元素,26种为人工合成的。

地球上的一切可以说都是由元素所构成的,然而对于整个宇宙来说,地球应该只能连一粒尘埃都算不上,十分都渺小,因此地球上的元素资源自然是非常稀缺的。

就拿氦来说,从整个宇宙的角度来说,宇宙丰富中最多的一种元素应该为氢元素,其次为氦元素,而氢和氦不仅是分布最广的两种元素,还是宇宙中含量最高的两种元素。

其中氢元素占到了宇宙总元素的75%左右,而氦元素也占到了23%左右,剩下不到2%的元素都是由其他元素共同组成的,但是氦元素在地球上却十分稀缺。



为什么地球上的氦元素那么少呢?

氦作为宇宙元素中含量第二的物质,在宇宙星际中起主要来源是恒星以及星际能源的热核反应,按理说氦元素应该十分广泛。

然而,在地球上氦元素却是非常少。之所以氦元素在地球上非常稀缺,主要有以下几个方面,其一是氦的原子序数是2,相对原子质量为4.0026,所以氦太轻了。地球上的重力并不能把氦维持住,一阵太阳风过来,就可以把氦给“吹跑了”。

其二就是氦本身是一种惰性气体;其三,一千克铀经过5000万年的衰变才产生了1克氦气,所以氦元素的生成效率非常低。


目前地球上的氦元素主要都存在于地壳中,主要是由一些放射性元素经过衰变后产生的,比如铀元素发生阿尔法衰变后会产生氦元素,因此氦元素在地球上是非常稀有的。而且如今氦在多个领域都具有非常重要的作用,如充当冷却剂。



元素的生成机制

原子是由原子核(质子、中子)以及围绕在原子核周围的电子构成,决定某个原子元素种类的,是这个原子核内的质子数量,比如说氢的原子核只有一个质子,它就是元素周期表上的1号元素,而氦的原子核内有两个质子,它就是元素周期表上的2号元素,然后以此类推。



从理论上来说,只要把质子一直进行组合,就可以创造出越来越重的元素,但在原子核内部,一直存在着两种基本力——强相互作用力(是将原子核内的核子束缚在一起)以及电磁力(是将原子核内的质子分开)。

由于质子带正电,因此这两种力相互排斥。强相互作用力虽然大,但作用范围太短,相反电磁是个长程力,并可以无限叠加,不过就是比强相互作用力小。



因此当原子核内的质子达到一定数量,两种力之间的排斥力就会发生叠加,而在这种情况下的原子核就会变得很不稳定,从而发生衰变。

比如说α衰变就是原子核内释放出由两个质子和两个中子构成的α粒子,α衰变发生后,原子核的质量数会减少4个单位,其原子序数也会减少了2个单位。

总而言之,当原子的原子核内的质子数量越多,这个原子就越不稳定,一旦原子核内的质子数量超过临界点时,这个原子就会发生衰变。

虽然宇宙浩瀚无垠,但在宇宙中的规则几乎都是一样的,也就是说任何元素都具有一定的特征,遵循一定的形成规律,因此宇宙中的元素也存在于地球上。

目前,我们对新元素的探索主要是从人工合成和自然探索这两个方面进行的,其中人工合成主要是通过高能中子的长期辐照、核爆炸和重离子加速器等现代实验手段来实现的。

除此之外,我们还可以从宇宙射线、卫星石以及天然矿物等等发现新元素。如今人类已经可以在实验室里通过核碰撞来创造出新元素。

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第2个回答  2020-09-10
我觉得不是全部,地球只是宇宙的一小部分,既然外星球才有我们怎么会知道是哪些元素,那是我们还没探索到的地方,我们还是呈开放式思维,不眼光放宽些,宇宙之大无奇不有
第3个回答  2020-09-13
不一定吧,一般来说地球之外存在的元素在地球上都能找到。然而周期表最后的部分的元素都是极不稳定的,会在形成的一瞬间衰变。周期表后面还有人造的元素,这些元素一般在自然条件下很难形成,不过也不排除存在这种极端的环境。
第4个回答  2022-04-01
地球上的元素,是当今宇宙中最完全的。因为地球形成年龄,比较迟,这是宇宙元素从低温高温进化程序,所以说是比较齐全的!

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