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  • 1 # 優美生態環境保衛者

    人類有沒有可能在宇宙裡的其它星球上發現大量新元素?

    我們在地球上目前已經發現了118種元素,其中有92種常見元素,還有26種是可以短期存在的放射性元素或者人工合成元素。在元素週期表繪製出來以後,人們進一步瞭解到,不同元素之間,當原子序數相隔特定的數量之後,元素的物理和化學性質就會出現相近似的特徵,也就是說會出現週期性的變化規律。那麼按照這種規律排列下去,在現有118種元素之後,是否仍然會有大量新的元素這一問題存在成為很多科學家研究的重點領域。雖然通過多年來的研究,科學家們尚未在宇宙其它天體中發現新的元素,但這主要受限於我們的科學技術和觀測水平,不能因此而否定新元素的存在。

    在下結論之前,我們首先來看一下元素形成的機理。19世紀60年代末,俄羅斯科學家門捷列夫在對當時已知元素的原子序數進行排列時,通過不同元素之間相近的理化性質繪製了元素週期表,但由於當時認知條件的限制,並未對產生這種週期性變化的原因作出解釋。20世紀初,紐西蘭物理學家盧瑟福發現了原子核中質子的存在,從而提出了標準的原子核結構模型,認為質子的多少是決定元素差異的決定性因素,同時預言原子核中還存在著一種“中性粒子”。

    20世紀30年代,英國物理學家查德威克通過實驗證實了這種“中性粒子”的存在,將其命名為中子。在此之後,人們才逐漸意識到質子數最終決定著元素的種類,而質子數相同但中子數不同的原子,雖然歸屬於同一元素,但是物理化學性質也有著一定的差異,於是科學家們將其稱為這種元素的同位素。對於不同形式的元素來說,它們的形成主要依靠的就是質子聚變和中子俘獲,從而以氫元素為起點,在相應外界能量的輸入下,不斷增加原子核中質子和中子的數量,從而增加原子量的數值。

    以地球為例,我們再來看一下地球上眾多元素的生成過程。根據科學家們的研究判斷,地球上眾多元素的形成過程,主要包括三個主要階段。第一個階段是元素的起點階段。以宇宙大爆炸為起點,在極短的時間內釋放出巨大能量,在非常高的溫度條件下,宇宙空間中充斥的基本粒子尚不能形成原子核,這個時期極速膨脹形成的宇宙空間就像濃稠的粥一樣,連光線都無法逃離。直到大爆炸後的38萬年,隨著宇宙整體溫度的下降,中子失去了自由存在的條件,或者發生衰變,或者與質子結合形成氫和氦等元素,由於氫的形成所需的條件最為“寬鬆”,因此早期的宇宙在形成中性原子以後,是以氫元素佔據主導地位的,佔比達到90%以上。

    第二個階段是恆星核聚變階段。以氫元素為主的原始星雲,在漫長的引力擾動情況下,逐漸發生聚合和坍縮,中心區域的溫度越來越高,在量子隧穿效應的作用下,核心處開始發生“溫和”的核聚變反應,早期的恆星內部這種聚變是以氫向氦聚變為主要內容。而質量較大的恆星,核心的溫度和壓力,可以支撐著氦以後元素核聚變的繼續進行,從而在恆星內部由外到內依次分佈著氫、氦、碳、氧,一直到鐵等元素,形成一種“洋蔥”圈層結構。由於鐵的比結合能最高,要使其發生核聚變,輸入的能量要大於釋放的能量,因此恆星內部的核聚變一旦進行到鐵就會停止。

    第三個階段是超新星爆發階段。這是大質量恆星在生命末期通常要經歷的過程,隨著恆星內部參與核聚變的物質越來越少,外殼物質向內坍縮現象越來越劇烈,因坍縮過程中產生的高溫引發的不可控核聚變重啟,加上外殼物質坍縮至核心產生的劇烈反彈激波,使恆星組成物質大部分都被剝離出去,形成超新星爆發現象。如果核心沒有被“炸燬”,則繼續坍縮成中子星或者黑洞。而隨著超新星爆發,瞬間的溫度可以達到上千億度,在這種高溫環境下,釋放出的中子就會與之前恆星聚變的各種元素進行結合,從而能夠形成比鐵的原子序數還要大的重元素。超新星爆發之後所形成的由眾多元素形成的星雲物質,成為後來新的恆星和行星行成過程中的主要原料,我們太陽系中的太陽和包括地球在內的各大行星,其組成物質的來源,就是由上一任大質量恆星通過超新星爆發之後的產物。

    根據上述元素形成的機理,我們可以看出,只要創造出適合質子聚變和中子俘獲的相應條件,理論上就可以製造出原子序數不斷加大的新元素,只不過這些新元素的形成所需的條件異常苛刻,而要使其穩定存在所需要的環境也同樣嚴格,因為隨著原子序數的增大,元素的穩定性會越來越低,在環境條件不滿足時極易發生衰變,因而我們在地球上很難觀測到超重元素的存在,即使之前有過它們的蹤影,也早已經衰變成其它物質了。而通過人工的方法,比如重離子加速器等,我們在創造的極高溫度下可以使基本粒子具有超高的能量,從而有一定概率突破原子核之間的庫侖斥力,繼而創造出新的超重元素,103號以後的超重元素大多就是這樣被創造出來的。

    有科學家們就通過原子核的殼層理論,以質子和中子數量分別作為橫縱座標,發現現有自然元素和人造元素排列起來,就像漂浮在海洋中的海島一樣,根據這樣的規律進行延伸預測,在此後的元素“海洋中”,勢必會存在著若干更重的元素“島”存在。只不過我們現有的科學技術水平,還無法提供那些更重元素形成的條件。但是,我們人力與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恆星密集區,以及恆星黑洞的吸積盤內或許有這樣的條件,在那裡應該有較大的機率形成地球上所沒有或者不能穩定存在的新元素,靜靜地待在那裡,等著我們去探索。

  • 2 # 時空通訊

    元素科學不僅僅是對地球適用,對宇宙同樣適用。

    因為人類瞭解元素是根據宇宙元素形成的規律得來的,這樣在其他星球上可能還存在未知新元素,但不可能發現大量新元素。這話本身就有一個矛盾,這個矛盾的潛臺詞就是人類發現的元素不能夠代表宇宙。如果真的這樣,那麼在其他星球上就不會有與地球同等標準的事物了,怎麼又可以發現大量地球上評價標準的“新元素”呢?

    人類定義的所謂元素,就是具有相同核電荷數的一類原子的總稱。元素是我們宇宙組成可見基本物質的基礎,只要是由原子組成的物質,都是由元素組成。不同元素組成的物質,具有不同的性質,因此元素是保持物質基本性質的最小單元。

    比如鉍209與鉍212,同樣都是鉍元素的同位素,它們的質子數電荷數都是相同的,為83,但由於不同同位素的中子數不一樣,呈現出了不同特性。鉍209核子裡有126箇中子,其半衰期長達1.9x10^19年,也就是100億億年;而鉍212核子裡有129箇中子,半衰期就只有1小時。半衰期一般認為是元素的壽命,就是在一個時間週期,有一半原子會衰變成其他元素,從而使物質改變性質。

    發現這個規律制定出第一張元素週期表的是俄國化學家門捷列夫,他於1869年發表的第一代元素週期表,是人類化學發展史上一個重要里程碑。當時發現的元素只有63個,原子序數標示的是原子質量,也就是包含中子數的核子量。但人們發現了原子結構的奧祕後,就開始按照原子裡的質子數編排週期表,這樣元素週期表的原子序數就成為原子電荷數序數了。原子序數就有了如下關係:

    原子序數=質子數=核外電子數=電荷數

    當時發現的元素只有63個,而且原子序數是不連貫的,中間有缺失,門捷列夫通過這個週期表,成功預測了尚未發現的21號元素鈧、31號元素鎵、32號元素鍺的特性。這是因為根據這個週期表,可以查出中間缺失的元素,而且知道這些缺失的元素屬於什麼族,在哪一個縱列中,因為一個縱列的元素化學性質相近。

    人們知道了元素原來是宇宙玩的加法漸漸出來的。

    宇宙剛誕生的早期,只有輕元素氫和氦,還有及少量的鋰,這幾種元素在元素週期表裡面排在1、2、3位。後來恆星核聚變的高溫高壓,使輕元素漸漸發生核融合,也就是通過核聚變,將一些輕核漸漸變重,就出現了越來越多的重元素,再經過超新星大爆發,極高溫度和極高壓力,更重的元素就出現了。

    人類知道了元素生成的祕密,就開始自己製造大自然中找不到的缺失元素,採用的方法也是做加法的辦法。就是利用現代裝置,比如大型強子對撞機,用一個原子核作為“炮彈”轟擊另一個靶原子核,這樣讓兩個原子核融合成一個原子核,使一個過去較輕的原子核成為一個較重的原子核,新的元素就出現了。

    如103號元素鐒,就是1961年科學家們用原子序數為5的硼為“炮彈”,轟擊原子序數為98的鉲得到的,98加5等於103,不就正好嗎。106號的釒喜元素,是科學家們1974年用原子序數為24的鉻,轟擊原子序數為82的鉛得到的。

    當然說說容易,做起來很難,需要昂貴精密的儀器裝置,還要巨大的能量和高超的實驗技術,而得到的只是看都看不到的原子級數量,即便如此,人們通過實驗就得到了足以證實這種元素存在和性質的證據。而且這種實驗是可以重複的,可以永久接受檢驗。

    佔據太陽系質量99.86%的太陽,主要還是由氫和氦元素組成,這兩種元素佔據太陽總質量的約99%,其餘元素量極少。

    人們還知道了不同的元素燃燒會發出不同的光譜,因此可以通過探測遙遠恆星天體的光譜,分析出那裡的元素含量。當發現有一種新元素光譜時,科學家們是不會放過的,一定會想方設法弄個明白。

    現在知道了宇宙元素是怎麼來的,也知道了元素週期表的厲害,以及人類幾百年科學進步的成果,大家不再懷疑人類對宇宙元素瞭解的廣泛適用性了吧。

    人類對宇宙元素的發現並沒有窮盡,宇宙中或許還有更重的元素沒有被發現,元素週期表後面的元素序數或許還會不斷增加,但在某個星球上發現大量新元素的概率還是很小的。

  • 3 # 太空情報員

    元素是具有相同質子數的一類原子的總稱。比如鈾235和鈾238,它們的中子數不同但是質子數相同,它們都是鈾元素,在元素週期表上排第92號。92號之後的元素絕大多數是地球上沒有的,是人類用各種手段製造出來的,故稱為人造元素。這些元素具有放射性,並且在元素週期表上往往位置越靠後就越容易衰變。

    原子核是由質子和中子組成的,它們通過強相互作用力聚集在一起。質子間存在著庫倫斥力,要製造出新的元素或新核素就需要有中子的參與。目前經常採用的方法是用中子俘獲或富含中子的粒子流轟擊一些元素髮生聚合反應,重離子對撞機就是製造新核素常用的裝置。

    重離子對撞機可以製造很多新核素,不過和宇宙中的重元素製造廠比起來還是差了太多個數量級。宇宙中大質量的恆星在生命的末期會經歷超新星爆發,這個過程能夠製造出大量的重元素。超新星爆發製造出的重元素和其他物質一起由萬有引力聚集在一起,這樣就形成了新的恆星或行星。分析太陽的光譜可以知道,太陽中就含有很多比鐵重的元素,地球上的重元素也是源自恆星,你佩戴的真金白銀就是來自於恆星的殘骸。超新星爆發中很可能製造出很多地球上沒有的以及人類還沒有合成出來的新元素,那些元素往往是由於半衰期太短沒有在地球上保留下來。

    恆星的殘骸中子星中富含中子,宇宙中若是兩個中子星發生了碰撞也會製造出大量的重元素,這個重元素製造廠的效率也是甩重離子對撞機太多個數量級。人類辛辛苦苦地合成新元素,而在中子星那裡,一次碰撞就能夠製造出數百倍地球質量的黃金,同時還會有其他重元素以及人類還沒有合成出來的新元素。人類在宇宙面前還是非常的渺小,人類製造重元素的效率遠不能和宇宙比。

  • 4 # 惠舒旅社老闆

    元素週期表已經排滿,再有的只能是極不穩定高核元素,這些不穩定高核元素在其它天體上也不可能大量地穩定存在的,因此,發現的只有可能是現有元素的大量同位素。

  • 5 # 小民科

    在其他星球上還能發現其他新元素,這是不可能的了。

    很多的問題,如果老是站在那種“不去過怎麼知道沒有”的說法的立場去看待的話,那麼站在教育的角度去理解就可以知道,還有部分人在基本知識理論上的應用及拓展能力是相當的缺乏的。

    人類目前共發現有118種元素,而這元素的根本性質是由其原子核內的質子數決定的。118種元素,從氫、氦、鋰一路的下去,質子數是由1、2、3這樣的一路遞增的,每一個不同質子數的原子就代表著一種不同的元素。

    依照原子外層電子可排列的數量來計算,有些科學家預言,在宇宙中的原子數應該最多隻能有138種(不好意思,這個數字記得不是很清楚了,所以這不一定是對的)。可是,原子有個衰變的特點,即是原子核越大就越不穩定。曾經有科學家在創造出重元素,可是那元素在形成不到0.0001秒的時候就衰變了,即是說,我們目前發現的元素中,絕大部分的元素是可以相對穩定的存在的(不用擔心會衰變成其他元素,其中鐵是最穩定的元素),但是在118號元素之上的超重元素,雖在理論上可以存在,但實際是卻是極不穩定的,即使它們能瞬間存在,但也會瞬間衰變成其他低核元素。

    因此,依照元素的本質以及穩態的物理規律就可以得知,在其他人類目前沒有涉足的星球上發現新元素是不可能的,若是可能的話,那不過是某一種元素的同位素而已(相同質子數,不同中子數的元素)。

  • 6 # 講科學堂

    目前我們使用的元素週期表是德米特里·門捷列夫於1869年創造的。它根據原子序數(一個原子核內質子的數量)從小至大排序。質子數相同的元素可以有不同的中子數,這些元素被稱為同位素。例如氫的同位素為:氕(拼音:pie)、氘(拼音:dao)、氚(拼音:chuan)。

    目前,科學家們已經將現有的元素週期表填滿,共計118個元素。最後一個被發現的元素是Og(漢字為上“氣”下“奧”)。

    在118個元素中,原子序數≥99的元素均是自然界不存在的(我們沒有在自然界發現)。它們的半衰期非常短,Og甚至不到1毫秒。

    原子序數為1至98的化學元素均可在自然界中找到,但有10種非常的少,一般都是由人工合成。

    118號以後的元素現在也開始在合成了,元素週期表也將隨著新元素的發現而擴大。

    由於原子核中的質子都帶正電荷,它們會相互排斥(同性相斥)。但由於強度更高的強相互作用力的存在,使得它們被聚合在一起形成原子核。雖然強相互作用力不會隨著距離的增加而減弱,但它的作用範圍非常的短,僅僅為10∧-15米。且殘留強作用力會隨距離的增加而快速減小。這使得元素的原子核不能無限制的增大,故此,鉛以後的元素變得很不穩定。

    所以,即使在天文學裡的大事件(超新星爆發、中子星合併等)中能夠產生一些99號及以後原子序數的元素,甚至是目前元素週期表上沒有的元素,它們也會很快的衰變成為其他的元素。故此,在宇宙的其他地方几乎沒有可能發現新的元素。

  • 7 # 漫步科學

    先說下觀點,我認為有可能。

    目前人類發現的元素包括從氫(H)元素到氣奧(Og)元素共118種元素,如果被發現的元素是新元素要麼是大於118號元素的超重元素,要麼是電子帶正電荷質子帶負電荷的反物質元素。我們以超重元素為例,超重元素通常是指原子序數超過103元素,目前發現的超重元素都是人工合成元素,穩定性較差。人類在自然界中發現的“最重”的元素是鈾元素,隨著元素原子序數的增加,元素穩定性會越來越差,容易發生衰變,因此一些重型元素的存在時間非常短。

    雖然大量理論都預言超重元素穩定島的存在,但是目前在自然界中依然沒有發現這類超重元素的存在,而實驗室中人工合成的元素已經超過114號,但是由於中子數比預言中少7個,所以也不能證明超重元素穩定島不存在。

    自然狀態下創造超重元素需要極端天體事件

    科學家在實驗室中合成新元素主要依靠重離子加速器,加速器使重離子具有極高的能量,從而突破重離子與靶核之間的庫倫斥力使其發生核融合,形成更重的原子核,這個過程簡而言之,就是為較輕的元素增加質子與中子數,使其原子量增加變成更重的元素。

    自然狀態下要想生成重元素只能依靠一些極端天體,比如恆星,在恆星內部,氫元素通過核聚變反應生成氦,而氦元素還可以聚變成碳,這種核聚變反應可以一直維持到生成鐵元素,由於鐵之後的聚變反應吸收的能量大於放出的能量,所以一些大質量的恆星在聚變到鐵元素附近時會發生超新星爆炸,這種超新星事件會產生大量重元素,除了超新星爆炸外,中子星碰撞也會誕生大量的更重的元素,在黑洞的吸積盤中,高溫高速的等離子體也有機會創造出超重元素。

  • 8 # 刁博

    元素週期表中超過92號的元素絕大多數是人造元素,人造元素不斷地擴大著元素週期表,92號之前的也有一些元素的同位素是人造出來的。

    原子核是由質子和中子組成的,質子間的庫倫相互作用力是斥力,中子的存在使得核子可以通過強相互作用結合成原子核。人造元素往往就是利用中子俘獲或者富含中子的粒子流和錒系元素發生聚變反應來製造。

    研究新核素的合成時,往往以質子數作為橫座標中子數作為縱座標(或者顛倒過來)製作一張圖表,每發現一種新核素就在圖表的相應位置標記一個點。如果把整個圖表看做是海洋,那麼自然界中發現的以及人造出來的核素排列起來就相當於伸到海洋中的一個半島。

    超新星爆發以及中子星和其他星球合併或碰撞的時候會製造出大量的重元素,地球上的重元素主要就是來自於這樣的過程。這個過程製造重元素的效率要遠遠高於人類的重離子加速器,此時一定會產生一些人類元素週期表上還未曾有過的新元素。只不過超重元素的壽命往往非常短,即使幾十億年前地球上真的存在一些原子序數很大的超重元素,到了今天可能已經衰變沒了。

  • 9 # 樹口袋

    這個很有可能啊 按原理來說 核反應才會產生新元素 任何物質都可能產生核反應 只是部分物質條件非常苛刻 比如把鐵放到黑洞裡 是不是就只有原子核和電子 或者更小的粒子 按什麼排列 所以按照這個推斷 在其他星球發現新元素完全有可能

  • 10 # 小智出沒

    答案當然是肯定的,首先我們要了解什麼是元素,以及不同元素之間的區別到底是什麼?

    元素是用質子的數量來編號的,質子數量的不同,就會引發元素的不同。就算是你的質子數不穩定,那麼你也是一個元素。但是目前的理論上表明,質子的數量是沒有上限的,況且有著大量的元素,因為質子數的不穩定,導致對應的元素不穩定。

    如果我們用質子數和中子數做一個二維的座標圖,我們就會發現,幾乎所有的穩定元素都在45度軸的附近,偏離了這個位置的元素,基本上都是不穩定的。

    宇宙中存在著太多我們所不瞭解的祕密,環境可能和地球,甚至是太陽系不同,所以發現新的元素的可能性是極其巨大的。況且目前全球的疑似UFO墜毀事件產生的飛船殘片也是被檢測到一些我們目前沒有接觸到的一些化學成分。

    所以,人類要永遠保持一顆敬畏的心,在我們的周圍尚有大量的我們所不瞭解的食物。最後總結一下,人類是完全有可能在宇宙裡的其它星球上發現大量新元素的!

  • 11 # 跪射俑

    有這種可能。科學家已在月球上發現大量氦_3,它是發電的核反應堆的優良材料,只需不到十噸,所發的電就夠全球一年用了。

  • 12 # 寒蕭99

    這個問題要分開來說,如果說自然形成的未知元素,那麼可能性很小。如果說是人造元素,則有一定的可能性。

    為什麼說自然形成的可能性很小,因為在我們已觀測的宇宙範圍內,其物理規律都是相同的,甚至可以推測觀測之外的範圍也是一樣的,這是基於宇宙形成的理論。既然物理規則是一樣的,那麼元素的形成當然也是具有一樣的屬性。

    這樣的話,我們已知的元素已經佔滿了整個元素週期表,這樣就不存在有失卻元素存在的可能性了。如果有的話也只能是向元素週期表更靠後的位置排列。

    但是,我們知道越重的元素越是難以形成,我們在自然界中發現自然生成的元素最重的就是94號元素,而在這之後的元素都是人工合成的。

    而自然形成的元素也是具有一定規律的,越重的元素越難以形成。宇宙誕生之初只有氫元素和少量氦元素,其他元素是在宇宙星球的演化中逐漸形成的,到今天為止我們觀測宇宙中的元素丰度,氫和氦所佔的比例分別為90%和9%,其他所有元素只佔了1%左右。

    所以,比94號元素更重的元素在宇宙中即便有其含量也是很少的,而且很難在自然環境中形成。當然如果你認為所謂的大量就是在一個星球上佔一定比例就算的話,但是,我們已經合成到118號元素,更重的元素在宇宙中自然形成的概率會更小。所以,這個可能性非常低。而且,重元素一般不會存在於恆星中,只能是行星上,而行星我們很難在遠距離以外發現,更不要說去實地勘探了,所以即便有人類也不會發現。

    而至於說人造元素的話,這個可能性就大多了,畢竟宇宙中的智慧生物數量不會少,比人類先進的穩定肯定也存在,所以人造新元素的存在可能性還是比較高的。

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