在宇宙其他星球上,我们能否发现大量新的元素?

在宇宙其他星球上,宇宙我们能否发现大量新的其星球上元素?

1、在宇宙其他星球上,量新我们能否发现大量新的宇宙元素。我们在地球上目前已经发现了118种元素,其星球上其中有92种常见元素,量新还有26种是宇宙可以短期存在的放射性元素或者人工合成元素。在元素周期表绘制出来以后,其星球上人们进一步了解到,量新不同元素之间,宇宙当原子序数相隔特定的其星球上数量之后,元素的量新物理和化学性质就会出现相近似的特征,也就是宇宙说会出现周期性的变化规律。那么按照这种规律排列下去,其星球上在现有118种元素之后,量新是否仍然会有大量新的元素这一问题存在成为很多科学家研究的重点领域。

在宇宙其他星球上,我们能否发现大量新的元素?

2、虽然通过多年来的研究,科学家们尚未在宇宙其它天体中发现新的元素,但这主要受限于我们的科学技术和观测水平,不能因此而否定新元素的存在。在下结论之前,我们首先来看一下元素形成的机理。

3、19世纪60年代末,俄罗斯科学家门捷列夫在对当时已知元素的原子序数进行排列时,通过不同元素之间相近的理化性质绘制了元素周期表,但由于当时认知条件的限制,并未对产生这种周期性变化的原因作出解释。20世纪初,新西兰物理学家卢瑟福发现了原子核中质子的存在,从而提出了标准的原子核结构模型,认为质子的多少是决定元素差异的决定性因素,同时预言原子核中还存在着一种“中性粒子”。20世纪30年代,英国物理学家查德威克通过实验证实了这种“中性粒子”的存在,将其命名为中子。在此之后,人们才逐渐意识到质子数最终决定着元素的种类,而质子数相同但中子数不同的原子,虽然归属于同一元素,但是物理化学性质也有着一定的差异,于是科学家们将其称为这种元素的同位素。

4、对于不同形式的元素来说,它们的形成主要依靠的就是质子聚变和中子俘获,从而以氢元素为起点,在相应外界能量的输入下,不断增加原子核中质子和中子的数量,从而增加原子量的数值。以地球为例,我们再来看一下地球上众多元素的生成过程。根据科学家们的研究判断,地球上众多元素的形成过程,主要包括三个主要阶段。

5、第一个阶段是元素的起点阶段。以宇宙大爆炸为起点,在极短的时间内释放出巨大能量,在非常高的温度条件下,宇宙空间中充斥的基本粒子尚不能形成原子核,这个时期急速膨胀形成的宇宙空间就像浓稠的粥一样,连光线都无法逃离。直到大爆炸后的38万年,随着宇宙整体温度的下降,中子失去了自由存在的条件,或者发生衰变,或者与质子结合形成氢和氦等元素,由于氢的形成所需的条件最为“宽松”,因此早期的宇宙在形成中性原子以后,是以氢元素占据主导地位的,占比达到90%以上。第二个阶段是恒星核聚变阶段。

在宇宙其他星球上,我们能否发现大量新的元素?

1、以氢元素为主的原始星云,在漫长的引力扰动情况下,逐渐发生聚合和坍缩,中心区域的温度越来越高,在量子隧穿效应的作用下,内核处开始发生“温和”的核聚变反应,早期的恒星内部这种聚变是以氢向氦聚变为主要内容。而质量较大的恒星,内核的温度和压力,可以支撑着氦以后元素核聚变的继续进行,从而在恒星内部由外到内依次分布着氢、氦、碳、氧,一直到铁等元素,形成一种“洋葱”圈层结构。由于铁的比结合能最高,要使其发生核聚变,输入的能量要大于释放的能量,因此恒星内部的核聚变一旦进行到铁就会停止。第三个阶段是超新星爆发阶段。

2、这是大质量恒星在生命末期通常要经历的过程,随着恒星内部参与核聚变的物质越来越少,外壳物质向内坍缩现象越来越剧烈,因坍缩过程中产生的高温引发的不可控核聚变重启,加上外壳物质坍缩至内核产生的剧烈反弹激波,使恒星组成物质大部分都被剥离出去,形成超新星爆发现象。如果核心没有被“炸毁”,则继续坍缩成中子星或者黑洞。而随着超新星爆发,瞬间的温度可以达到上千亿度,在这种高温环境下,释放出的中子就会与之前恒星聚变的各种元素进行结合,从而能够形成比铁的原子序数还要大的重元素。

3、超新星爆发之后所形成的由众多元素形成的星云物质,成为后来新的恒星和行星形成过程中的主要原料,我们太阳系中的太阳和包括地球在内的各大行星,其组成物质的来源,就是由上一任大质量恒星通过超新星爆发之后的产物。根据上述元素形成的机理,我们可以看出,只要创造出适合质子聚变和中子俘获的相应条件,理论上就可以制造出原子序数不断加大的新元素,只不过这些新元素的形成所需的条件异常苛刻,而要使其稳定存在所需要的环境也同样严格,因为随着原子序数的增大,元素的稳定性会越来越低,在环境条件不满足时极易发生衰变,因而我们在地球上很难观测到超重元素的存在,即使之前有过它们的踪影,也早已经衰变成其它物质了。而通过人工的方法,比如重离子加速器等,我们在创造的极高温度下可以使基本粒子具有超高的能量,从而有一定概率突破原子核之间的库仑斥力,继而创造出新的超重元素,103号以后的超重元素大多就是这样被创造出来的。有科学家们就通过原子核的壳层理论,以质子和中子数量分别作为横纵坐标,发现现有自然元素和人造元素排列起来,就像漂浮在海洋中的海岛一样,根据这样的规律进行延伸预测,在此后的元素“海洋中”,势必会存在着若干更重的元素“岛”存在。

4、只不过我们现有的科学技术水平,还无法提供那些更重元素形成的条件。但是,我们人力与宇宙的力量相比肯定微不足道,比如在星系中心黑洞附近的恒星密集区,以及恒星黑洞的吸积盘内或许有这样的条件,在那里应该有较大的几率形成地球上所没有或者不能稳定存在的新元素,静静地待在那里,等着我们去探索。

星图与观测指南
上一篇:韦伯望远镜惊世发现:宇宙大爆炸后约2.9亿年形成的星系
下一篇:还在想着外星人给你发无线电?外星人你都不一定能认出来!