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地球是一顆岩石星球,幾十億年前大量的氫元素依靠萬有引力聚集在一起形成了太陽,太陽釋放的粒子流將太陽附近較輕的元素吹到遠處,較重的元素依靠萬有引力聚集在一起形成了地球這樣的以硅酸鹽為主的類地行星。吹到遠處的輕元素聚集在一起可以形成以氫氣、氦氣為主的體積較大的類木行星。
從星球的形成過程中可以看得出,不同類型的星球,元素含量也是不同的。宇宙中含量最多的元素是氫,其次是氦。木星上氫所佔的比例幾乎是90%,其餘的主要是氦。而在地球上幾乎難以找到遊離態的氫,即使是化合態的氫也大約只佔地球總質量的1%。至於氦,在地球上更是屬於稀有氣體。
恆星是一座巨大的元素加工廠,可以將氫和氦等輕元素聚變成重一些的元素。恆星的質量越大,就能夠生產更多種類的元素。像太陽這樣質量的恆星,核聚變能夠聚變到碳、氧,質量更大的恆星可以製造出更重的元素,最重到鐵元素。元素週期表上鐵之後的元素可以通過超新星爆發或者白矮星、中子星等大質量天體的劇烈碰撞產生。比如,在人類首次觀測到的雙中子星合併釋放引力波事件中,製造出的高達300個地球質量的黃金。地球上的黃金就是來自於恆星的遺骸,地球上沉積的黃金比較少,所以黃金顯得比較稀有貴重,或許在其他星系的一些行星上,黃金含量遠遠超過地球。
說到這裡,我想起了宇宙中的“鑽石星球”。有一些恆星能夠聚變到碳,這種恆星壽命結束後會變成白矮星。白矮星的溫度逐漸降低的過程中會使得其中的碳結晶化,這樣碳就變成了地球上價值連城的鑽石。這樣一顆質量龐大的鑽石星球,對地球人來說欣喜的同時也只能乾瞪眼。人類還沒有能力到遙遠且擁有強引力的白矮星上開採物質,如果真的有能力開採白矮星上的鑽石,恐怕那時候人類就已經能夠在地球上大規模的生產製造大質量的鑽石了。即使把白矮星上的鑽石運了回來,也早就沒什麼價值了。
刁博
地球物質在元素週期表中體現出了豐富多樣,而鉑族元素以痕量或超痕量存在於地殼之中,它在地球上很稀有,但地外天體上卻很常見。
鉑族元素由Os、Ir、Pt、Ru、Rh、Pd六種組成,它是高度親鐵元素。在地質作用過程中,子體岩石中的鉑族元素特徵對母體有明顯的繼承性,上述六種元素的地球化學指示行為既有差異又有共性。
在地學研究中,常根據鉑族元素在岩石圈層中的分佈,探索地質年代歷史和地外撞擊事件。
美國學者Alvarez等根據白堊系——古近系(K/T)界限粘土層中發現的依元素Ir異常提出了撞擊理論。也有研究指出,在墨西哥灣和加勒比海的深水沉積中,存在衝擊礦物顆粒和依元素Ir富集現象。同時,德國波茨坦地理研究中心認為有可能6500萬年前有一顆小行星撞擊到了墨西哥尤卡坦半島。
1974年7月人類通過觀測,目睹了蘇梅克列維9號彗星撞擊木星的情景,鉑族元素可作為研究地外天體撞擊地球的指示元素,打開一扇窗口。
尚慧際易簡
在地球上很稀有,而在宇宙中卻很常見的元素中,排名第一的當屬氦(He)。氦在元素週期表中排名第二,在常溫下是一種無色無味的惰性氣體。氦氣的密度只有大氣層中空氣密度的七分之一,地球的引力不能有效的束縛住它,因此大氣層中的氦氣很容易逃逸到太空中去,這造成了地球的大氣層中氦的含量非常稀少,僅為百萬分之五點二。因為氦的化學性質很不活潑,一般不會和其他元素髮生反應,所以在地球表面上找不到天然的氦氣礦。
魅力科學君
直接給出答案,那就是銥元素和鑽石。
宇宙中最常見的元素是輕元素。重元素基本構成了行星。
如果大家瞭解宇宙的演化史,那肯定可以得知宇宙中氫、氦等輕元素的含量是最高的,基本佔據了宇宙的90%以上的明物質總質量。
從宇宙大爆炸開始算起,宇宙一開始基本全是氫、氦這樣的元素,隨後在引力的作用下開始聚集。氫同位素聚變成氦,氦再聚變成硼等。恆星就是重元素的煉丹爐。
而宇宙中大部分輕元素還沒有被聚變過。雖然宇宙中數量最多的是衛星和行星這樣的天體,但是質量佔比最大的是恆星這樣蘊含輕元素的天體。
地球上的重元素基本都在地核,比如銥元素,基本全在地核處,地殼上的銥含量只是千萬分之一。
地球整體上銥元素的含量甚至還不如一顆直徑100公里的彗星。
宇宙中的鑽石行星很多
其實宇宙中有很多鑽石行星,其本質就是碳的同位素。常見的鑽石是以碳原子構成的正八面體。每個碳原子都是sp³雜化,並於其他碳原子形成共價鍵。
雖然地殼也富含碳元素,但是大部分都是和氫、氧元素結合,也就是我們常用的煤。
所以天然的鑽石在地球上並不常見。
但是宇宙中碳化行星很多。這些行星一般富含碳元素,但是缺少氫、氧元素。所以碳─碳結合的化合物就會超過碳─氧組合,並形成大量的鑽石和石墨。
比如距離地球600光年遠的WASP─12b行星,其表面富含著高精度鑽石。
除了小行星,還有富含鑽石的大行星,比如距地球41光年外的巨蟹座55e就是一個質量比地球大至少7.8倍的行星。
其中三分之一的質量都是碳元素,而該行星極度缺乏氧。科學家預計該行星至少有10分之一的質量合成了鑽石和石墨。
其鑽石含量至少為100億億噸。
科學認識論
地球物質元素很多種類,但是有的元素物質儲量很少,其實地球表面物質並非產生於地球,是在太陽系形成初期的同期物質,分佈於太陽系的各個星球,宇宙空間星球物質含量也是於此,這是宇宙自然演變規律。