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  • 1 # 冬媽小暖

    地球上眾多型別元素是那來的?發生過核反應嗎?

    現在的理論上來說,來自於恆星,但不是太陽。

    可以百度具體看一下。

  • 2 # 科學驛站

    46億年前,當地球在宇宙中誕生時,構成目前地球上絕大多數物質的元素,就已經存在了。在此之後的46億年裡,雖然也有小行星或者隕石、隕鐵等帶來大氣層外的物質,但地球上的各種元素基本保持著當初的含量。

    科學家認為,宇宙是在距今138億年前的一次“大爆炸”後形成的,在那之前宇宙處於一種密度極大,溫度極高的狀態。這就是眾所周知的宇宙大爆炸理論,根據大爆炸理論,宇宙形成之初,存有的元素種類極為有限。構成地球上的各種元素,並非是在138億年前與宇宙一起誕生,而是經由了上億年的演化才開始由輕到重(原子序數從小到大)依次生成。

    氫元素合成過程持續了約一億年之久,在此期間,氫元素團塊們在引力作用下相互集聚,並形成了早期恆星的雛形。當集聚而來的氫元素們數量累積到足夠程度,恆星核心就將在重力作用下發生氫核聚變反應,由氫生成氦,並在此過程中產生巨大的能量,向星際空間釋放灼熱的光芒。

    隨著氫核聚變的進行,大量氦-4隨之生成。在恆星內部這樣的高溫高壓高密度環境下,原本發生機率非常低的兩個氦-4聚變為鈹-8的過程,機率也得以大大提高。雖然鈹-8並不穩定,但在其衰變之前,若能與周遭大量存在的氦-4再發生一次聚變,就能形成可以穩定存在的碳-12。

    由於該中子核心極端緻密,鐵元素無法繼續進入,進一步的聚變反應也將被迫中止。此時,恆星的壽命也就即將走向盡頭了。因此,恆星內部的聚變反應無法形成大量比鐵更重的元素。大質量恆星在生成鐵元素核心後,該核心將進一步形成密度極大的中子核心。伴隨這一過程,溫度、密度的劇烈升高,核心遭受突然的引力坍縮,引發超新星爆發。

    太陽通過集聚這些散落於空間中的大量物質,在開啟自身輕核聚變反應的同時,也繼承了少量的較重元素。與太陽同時期誕生的地球,也因此而擁有了直到94號元素鈽的各種天然元素。

    超新星爆發,曾經一度被認為是宇宙中鐵之後重元素產生的主要途徑。一般來說,鐵之後的重元素主要通過原子核吸收中子併發生β衰變來產生更重的元素。超新星爆發的確可以在較短時期內製造出大量重元素,但超新星爆發過程中缺乏足量的中子供給,很可能並非是重元素生成的主要途徑。

  • 3 # 星辰大海路上的種花家

    地球上眾多型別元素是那來的?發生過核反應嗎?

    元素週期表中常見的元素總共有92種,如果加上短期存在的放射性元素和人造元素外,總共有118種,它們的同位素的數量則是元素種類的幾十倍,如果加上化合物那可能就難以計數了!那麼地球上那麼多元素到底是怎麼來的呢?

    元素和元素之間到底是以什麼為區別的,又是怎麼誕生新元素的?

    人類最早認識的元素是銅,它促使人類進入了青銅時代,然後再是金,這種稀有的金屬人類很久以前就認識了它的價值,此後則是鉛、銀和鐵等等,鐵是人類歷史上最重要的元素,因為一直到現在我們所有的製造業、重工業以及宇航工業,都有鐵或者鐵合金的參與。

    從原子到原子的結構

    到了十八世紀,法國的大化學家拉瓦錫的發現否定了燃素說,發現燃燒其實是一個氧化化合過程,因此提出了化合之前的單體元素一說!人類完成了從單體到化合物元素的瞭解過程!此後道爾頓提出了原子理論,認為物質都由最小的原子構成!

    再往後就是湯姆遜發現電子,盧瑟福發現了原子核和更小的質子,查德威克發現了中子,至此關於元素的組成架構已經完全準備好了!

    元素和元素之間到底以什麼為差別標準?

    其實元素之間的差異早在19世紀就有人發現了,儘管門捷列夫的元素週期表朦朧的表達出了這個差異,但真正的差別是在盧瑟福發現質子以後,大家徹底知道了元素之間的差異其實就只是質子數的差別而已,而到了上世紀三十年代的中子發現後,也就知道了同位素的存在!

    元素的差別就是質子數量的差異,它和中子數量的配合構成了元素穩定的關鍵,但總得來說數量越大,穩定性越差,比如92號元素以上,極不穩定,到了118號元素,簡直只能以毫秒級別存在。

    從元素到元素

    1920年英國物理學家愛丁頓提出了恆星從輕元素的聚變中獲得能量的早期核聚變理論,十幾年後才美國科學家漢斯貝特發現並完善了質子鏈反應和碳氮氧迴圈,馬克歐力峰則完成核聚變程式,至此從元素到元素的轉變!

    但核聚變並不是隨便就能發生,它需要超高的溫度,而這個條件則只在恆星內部才能發生,而不同質量的恆星溫度不一樣,達到的元素層級也有差別!核聚變從最初是從氫元素中的氕開始的,吸收能量後經過β衰變成氘,然後和氕開始質子鏈反應,一直到氦,再經過氦核作用,核聚變反應生成從碳到鎳之間的所有元素。

    鐵鎳後的重元素則在恆星紅巨星時代的慢中子捕獲和超新星爆發的快中子捕獲中完成。而中子星合併過程中則會產生大量的重元素,包括黃金以及和鈾這些放射性元素,都會在這個過程中產生!

    所有這些條件在地球上並不具備,即使在地球核心將近6000度的條件下,最多也只能產生一種比較奇特的壓縮高溫的堅硬流體狀物質,但元素的特性並沒有改變,唯一能產生新元素的途徑是宇宙射線轟擊大氣分子產生新元素,比如宇宙射線所帶的高能量中子擊氘核,其氘核與中子結合為氚核!其實人造元素也是用類似的方法獲取,只不過是在加速器中得到而已。

    這些元素的源頭都是怎麼來的?

    各位會發現一個問題,也就是我們地球上所有元素的源頭都是氫的同位素氕,無論如何千變萬化,都是不同質子數的堆積,或者就是質子變成中子後結合,那麼最初的元素氫(氕)是怎麼來的呢?

    現代宇宙誕生的大爆炸論認為這是在大爆炸過程中產生的,在大爆炸溫度達到形成重子時,元素開始萌芽了,宇宙再擴張,溫度到再降低就到了太初融合的時代,宇宙中的氕(絕大部分)、氘(微量),氦(少量),鋰(痕量)就在太初融合時代產生了!

    說起來令人難以置信,但大爆炸的餘暉宇宙微波背景輻射,以及大爆炸合成元素比例的也已經得到驗證,還有大爆炸產生的宇宙膨脹,三個最關鍵的證據得已經發現,這宇宙還不是一般的神奇,大爆炸產生最初的元素,恆星的不同發展過程接力產生了不同元素,然後爆炸將這些元素拋灑到了宇宙中!

    最後新的恆星形成過程中又誕生了行星,而有的行星機緣巧合又誕生了生命,而地球上的各種化學物理過程又誕生了很多化合物(其實又很多化合物在地球誕生時就存在了),經過數十億年的演化,最終變成了現代地球!

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