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1 # 民科尖兵
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2 # 科普大世界
首先說一下宇宙中氫元素和氦元素的所佔比例,氫元素大概佔到瞭如今宇宙中可見物質量的90%,氦元元素約佔8%,所以這兩種元素大概佔到了宇宙可見物質總量的絕大部分,不過它們並非只以氫氣和氦氣的方式存在,有些是以與其他元素的化合物存在的,比如水。
太陽系中的四顆氣態行星分別是木星,土星,天王星和海王星。木星大氣的主要成分是氫,佔90%左右,其次是氦,約佔8-9%,其餘還有甲烷、氨、碳、氧和水汽等,單看木星大氣層的話,實際上和宇宙中氫元素的平均含量差不多,氦氣的比例甚至還要高一些,由此來看木星上面氫氣和氦氣的比例並沒有低於宇宙平均值。
不過如果從木星的整體來看,它的氫元素含量大約為75%左右,因為在木星富含氫氣的大氣層之下還有液態的海洋,其中有大量的液態氫,液態氫之下還有金屬氫,不過也有一些其他重元素,所以混合來看的話,木星上的氫元素含量就降低了很多。
那麼土星和天王星與海王星的情況是什麼樣呢?由光譜學分析來看,土星被認為和木星的大氣組成最為相似,其上層大氣包括96.3%的氫和3.25%的氦,可以偵測到的氣體還有氨、乙炔、乙烷、磷化氫和甲烷,不過其整個大氣層中的氫氣和氦氣的含量,並不比木星更豐富,而整個星球中氫元素的含量也比木星要稍低一些。
與木星和土星相比較而言,天王星和海王星大氣層中氫氣和氦氣含量所佔比例更低,其星球本身所佔的冰元素和氦元素的比例也更低。
那麼為什麼是這樣呢?其實道理很簡單,因為氫元素是所有元素中質量最輕的元素,天體的引力越小越不容易吸附它,比如在地球上,我們吹起一個氫氣球,一放手這個氫氣球就會升入高空,這說明氫氣的密度比我們的空氣密度小得多,所以氫氣最容易存在於星球的高空,甚至一些質量較小的星球都無法吸附氫氣,而太陽系中的木星,土星,天王星,海王星,是顆星球的質量都很大,木星的質量是地球的330倍,土星是地球的95倍,天王星是地球的14倍,海王星是地球的17倍,它們的引力都足以吸附氫氣,但是相比較而言,當然是質量更大的星球更容易吸附氫氣了,所以木星的氫和氦元素非常多,天王星和海王星次之,而地球金星這樣的巖質行星的氫氣非常少,氫元素也都是以化合物方式存在的。
當太陽系開始形成的時候,太陽由於巨大的質量和引力,集合了太陽系中絕大多數的物質,其中當然富含豐富的氫元素和氦元素,而木星土星由於質量也很大,所以也吸附了他們說在軌道上的大量氫元素和氦元素,天王星和海王星相對少一些,但是水星金星地球火星由於質量不足,吸附氫氣的能力就有限了,水星和火星與質量較小又沒有磁場保護,所以連大氣層都沒有,而金星大氣層中絕大部分都是二氧化碳,地球大氣層以氮氣和氧氣居多,氫氣和氦氣的含量十分稀少。
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我還以為知道答案的不多,可一看那個被摺疊的答案,竟然和我要說的一樣。我在以前的問答裡有較詳細的描述,這裡簡單說一下。
太陽系是第四代以後的星系,它形成的地方星雲存量已經很少了。太陽系質量的絕大部分來自於其它行星的爆炸殘骸,而不是以氫氣為主的星雲。以地球為例,星雲是聚不成地球這樣的行星的,地球幾乎全部的質量都來自於恆星殘骸。這也是地球與太陽年齡相仿的原因所在。
總之,太陽系是被早期恆星和矮星滌盪過的地方,非常的“乾淨”。這裡重元素是主角,氫氣氦氣要麼成為早期大天體的食物,要麼被恆星爆炸的“氣浪”吹跑了,殘存的已經不多了。
民科觀點,慎重引用。