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    简单科普地球上的元素哪儿来的

    发布日期:2022-04-08 20:41    点击次数:60

    我们的世界是如此的丰富多彩,如此的多样。这些元素形成了我们所见的各种不同的分子。

    从最轻的氢气,到氦,再到锂,再到铍,再到硼……到2017年1月15日,我们一共找到了118种元素。

    没有这些元素,我们的生命就无法继续下去。如果你要做一部车,那么你将会用到许多东西。

    要知道汽车使用的是什么,最好是拆开来看一下。首先是铁,塑料,油和橡胶,然后是铝,硅,铜,最后是铂和金。它们都是制造汽车的主要原材料,而所有的原材料都是由各种元素组成的。

    所以有人会问,这些元素来自何处吗?

    但是,在早期的宇宙里,这些都是没有的。要找到这个问题,我们必须回到最初的时代,138亿年以前,在一场大爆炸中,宇宙诞生了。

    早期的宇宙是充满活力的,大爆炸过后,一切都是一片混沌,而不是现在你所见到的。

    当宇宙在较早的时候,能量被不稳定的物质和反物质所代替,接着是质子、中子,最后是原子。

    但是,我们现在使用的还不是铁,硅,碳,整个宇宙都是由氢构成的。

    【一代恒星】

    肯定是出了点什么,让我们有了别的事情。事实上,在最初的时候,一切物质都是由氢气构成的,而氢是最简单的,最轻的,只有带着一个正电荷的质子和一个电子。

    宇宙将氢原子聚集起来,这样就形成了像碳、铁这样的大原子。

    所有事物都源于最原始的元素,而一个铁原子其实是由很多由氢气结合而成的。

    然而,氢原子并没有无缘无故地粘在一起。质子带有正电荷,因此,如果你将两个氢原子拉到一起,他们就不会再往前走了。他们实在不愿意牵着手。这个排斥使得早期的宇宙变成了一个互相躲避的旋涡。

    只要你能将他们紧紧地绑在一处,就可以将他们紧紧地绑在一起。将原子挤压在一起并发生聚合,即所谓的核聚变。

    要想让一个充满了气体的宇宙变成充满了星系、恒星和行星的宇宙,首先要实现的就是要进行核聚变。由于它本身的重力,大量的氢原子会崩溃,而且会形成更多的气体,因此会形成更高的气压和温度。

    最后,在这些巨型气团的最深处,发生了核聚变。第一颗星星就是创造出这些组成我们现在的汽车的元素。

    恒星本质上是一种机械,可以将较轻的物质转化为更大的物质。在最初的恒星内核中,熔化产生了氢气。

    当所有的氢气都耗尽之后,星核就会坍塌,温度会越来越高,从而产生足以将三颗氦核熔化为碳的能量。

    当氦元素耗尽的时候,它会再次崩溃,温度会升高,氦气会被压缩成氮气,然后会发生氧、硅和铁的融合。

    但这条令人难以置信的元素流水线并不能持久,因为随着原子的聚合而产生的重量越来越大,它的能量也会随之减少,因此将氢气转化为氦,将其转化为碳、氮、氧。

    并且,随着时间的推移,聚变的反应也在不断加快。就象我们的太阳那样的恒星,要花五十亿年到七十亿年才能将氢气转化为氦。当然,随着恒星的体积越来越大,它的速度也会越来越快。最大的一颗,也就是数百万年。

    从氦气变成碳,需要的时间大概是氢气的10%,而当一颗恒星在经过数百年的聚变反应后,就会被烧成灰烬。

    【超新星】

    铁,其实是一颗星球的剧毒,因为它可以通过融合,将所有的物质都转化成能量,哪怕能量已经减少,可它却不会释放出任何的能量,反而会被它所吞噬。

    它剥夺了恒星的生命所需要的能源,因此,在经过一天的时间,将硅聚合为铁,然后在一秒钟内,星体就会崩溃,死亡,爆炸。

    这场名为“超新星”的大爆炸是宇宙中最明亮、最强烈的一次。它的能量足够让太阳一生中所产生的所有能量都黯然失色,而在其一生中所产生的各种物质则散落在宇宙中。

    爆炸产生的气体叫做超新星的残余,它是由氢和碳、氧、硅和铁混合而成的膨胀泡泡。

    由于这颗星球还没有耗尽全部的氢气,所以超新星的残余部分仍然存在着氢气。实际上,这颗星球的氢气只是消耗了一小部分,而在恒星的外层,却没有受到任何影响。

    这就是为什么那些大质量的星球会如此凄惨,他们有足够的“食物”,但没有足够的食物,最终会因为“饥饿”而爆炸。

    因此,我们制造汽车底盘,车身,挡风玻璃,以及座位,都是从这些恒星中获得的。我们要感谢他们,他们为我们的世界带来了“牺牲”。

    【二代恒星】

    不过,我们现在还不能生产汽车,因为我们还没有生产出一些重要的零件,比如汽车、电子等。要想生产出如此关键的金属,新一代的恒星将会以一种更加奇怪的方式消亡。

    由于旧一代的恒星留下的膨胀的超新星残骸与附近的气态云团碰撞,形成的冲击波形成了一个理想的新一代的星球。

    这就是宇宙的轮回,恒星的存在法则,它们以自己的方式存在:它们死亡、膨胀、爆炸,然后把它们的物质注入到气团中,然后又变成了新的恒星,这些新的恒星中包含了更多的元素。

    如此周而复始。

    这些第二代的星体是由大量的碳,铝和铁组成的。第二代的恒星,如果是大质量的,那么他们的生命也会很短,最多也就是几百万年。

    但是他们发生了令人难以置信的变化,恒星很快就膨胀到100倍,接着又变得冰冷,成为一团红色的鬼魂。在外层的扩散过程中,铁会缓慢地转变成铜,而非熔融。

    铁原子核中有26个质子,这是一个巨大的电子,因此,我们要发射的所有质子都会被弹开。因此,如何使更多的质子加入?

    我们在里面装了一个质子,我们没有用它来发射,我们用它来发射。在恒星的外层碰撞,有时会喷出没有电荷的中子,因此不会受到铁星尘中带有正电的质子的排斥。

    这些中子可以围绕着铁原子,因为原子很小,因此它只是一个很小的靶子,但在恒星的外围,有大量的微粒,如果一个中子无意中撞到了一个原子,那么它就会被吸附,从而使得原子核膨胀。

    一颗又一颗的中子打在一个原子上,中子会自动分解成一个质子,而中子会自动分裂出一个电子,释放出电子,保留质子,这样就会使铁转变为铜。

    科学家们称之为“β衰变”。

    因此,你可以在几千年甚至几百万年的时间里,捕获中子来慢慢累积重元素。最后,这颗红色星球的内核,在能量耗尽的情况下,爆发了,它的外层充满了铜元素,被抛向了太空。

    多亏了两个世代的生命和生命,我们才能把铜导线用在汽车上。

    【中子星融合】

    不过,我们还缺乏较重的金属,例如用于电池的铅,以及用于电子装置的连接部分的金。宇宙是怎样制造出如此巨大的原子的?

    在此之前,大部分的科学家都相信,超新星爆发就足够了。因此,先前的天文学书籍,一提到“金是从何而来”,就会说:“金是由超新星爆发而来。”

    但是,目前我们已经了解到,在正常的恒星中,或者是在一个巨大的、即将消亡的恒星里,是不可能产生出金的。

    要使原子变得足够大,就必须要有大量的中子,而且要有一场灾难。

    但既然超新星的威力还不够,那在这个世界上,还有谁能比它更强?重元素的形成需要大量的中子,因此,有一种理论认为,在一个双星系统中,两个中子星的融合会导致最大的元素。

    中子星是宇宙中最奇特的天体,其核心是一颗巨型恒星的崩溃。

    当你将质量数倍于太阳的物体压缩成直径仅数公里的球体时,电子与其中的质子混合而成,最终会形成一颗密度极高的中子,相当于一座城市大小。

    中子星非常密集,假如你拥有一勺中子星,它的质量就会达到十亿吨。假如两个邻近的星体同时死去,他们所遗留下来的两个中子星就会组成一对旋转的双星。

    但是,这样的合作注定会以失败告终,两颗无比紧密的行星,以戏剧化的方式纠缠在了一起。

    他们越聚越多,最终融合成一团,这是大爆炸以来最强烈的一次。这次的爆炸叫做中子星的融合。

    这次爆炸所带来的破坏力简直难以用言语描述。仿佛是将整个太阳生命中的能量,都给吸干了,一秒之后,就会被释放出去。

    美国国家航空和宇宙航行局斯威夫特卫星在2013年六月探测到了邻近星系的γ射线爆发。

    科学家利用哈勃空间望远镜拍摄到的伽玛射线爆发源,确认了中子星合并所产生的物质是一种很大的物质,其中包含着黄金,并且生产的速度很快。