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                元宇宙 碳中和 区块链 快讯 正文
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                为什么只有118种元素(茫茫宇宙,为啥飘荡着那么多石头,由石头组成的行星有几多?)

                这篇文章是基于回答网友的问题:宇宙中的大多数行星都是石头,所以问题来了,这些石头来自哪里?

                问题本身论点这是错误的,所以所谓的“然后问题来了”与前面的论点无关。


                “然后问题就来了”的问题是基于“大多数行星都是石头”的认知。这只是一个毫无根据的结论。因此,后一个“问题”的起源不得而知。

                为了澄清这些误解,以下是一些基本常识。

                首先,大多数行星不是石头

                以太阳系为例。有八颗行星,包括四颗类地行星,这就是所谓的有岩石外壳的行星。他们是水星,金星,地球火星;除了这些有石壳的行星,还有四颗木质行星,也就是说,行星主要由气体组成,位于火星轨道之外,从近到远排列木星土星天王星海王星


                通过这种方式,我们可以看到,即使在太阳系中,也不是所有的石头行星。就数量而言,这是一场4比4的平局。但如果按质量来衡量呢?石头星球什么都不是。四颗类地行星的总质量没有这些气态行星最小的。

                最小的木质行星是天王星,其质量为8.681*10^25kg;这四颗类地行星的质量是:水星的质量约为3.3011*10^23kg,金星的质量约为4.8675*10^24kg,地球的质量约为5.97237*10^24kg,火星的质量约为6.4171*10^23kg。这样,以地球为主导的四颗类地行星的总质量约为1.18*10^25kg,只有天王星的质量约为13.6%。


                四颗木质行星的总质量约为2.65576*10^27kg,是四颗类地行星总质量的225倍。木星是太阳系中最大的行星。它的质量是地球的318倍,是所有行星总和的2.5倍。在太阳系中,太阳的等离子体气体行星占太阳系总质量的99.86%,木星占太阳系总质量的0.1%,地球只占整个太阳系质量的0.0003%。

                森林状星球上也有石头吗?

                当然,但不多。

                木质行星或气态行星是指没有固体表面的行星,其核心也会有岩芯。然而,这个核心相对较小,通常约为地球直径的1~3倍,仅占气态行星质量的一小部分。气态行星从大气到核心并不是完全气态的,因为这些行星有巨大的质量和体积。随着大气向地核的加深,压力会越来越高,温度也会越来越高。在这种高温高压下,气体也会变成液态或金属态。


                木星的半径约为70000公里,在木星核心上方有数万公里厚金属氢,在它上面是数万公里的液态氢。其核心温度高达30000℃;土星的内部与木星相似;天王星,海王星,在大气层深处,会有甲烷水冰海洋和钻石海洋都存在。这些物质具有极高的密度和温度,即使它们在高压下是液体。

                因此,宇宙中只有少数几个石行星。


                在木质行星和远离太阳的柯伊伯带的卫星中,由于温度极低,许多行星更多地是冰,比如欧罗巴、土卫二冥王星等等,都是冰球,覆盖着厚厚的冰。但这些冰不一定都是水冰。例如,冥王星的表面平原覆盖着超过98%的氮冰和微量的甲烷和一氧化碳。

                因此,不仅行星,还有卫星和小行星,都是由很少的石头组成的。这与宇宙中元素的丰度有关。在整个宇宙中,氢和氦占98%以上,而其他重元素仅占1%以上,这决定了宇宙天体的组成中几乎没有重元素。

                恒星是物质元素之母

                所有物质都是由元素组成的,所以我们必须讨论宇宙中元素的来源。现在我们知道宇宙中有118种元素,它们是由恒星演化产生的。


                在大爆炸开始时,只有能量,没有元素。现在所有元素都是从能量转化而来,这严格符合爱因斯坦质量-能量方程的描述和计算。由于高温,一些颗粒不能逐渐形成,但它们只能在开始时处于极高的密度原子

                直到大爆炸38万年后,宇宙膨胀冷却,温度降至3000K以下,电磁波(或“光”)与高温稠密的宇宙分离。宇宙开始变得透明和可见。观测到的宇宙微波背景辐射是在当时发出的。


                这时,所有物质中的基本中性原子终于开始形成。但在那个时候,只有最轻最简单的元素才能生成,也就是说,在元素周期表序列号为1和2的氢和氦,以及序列号为3的极少量锂。由这些元素组成的粒子在宇宙中漂浮,在万有引力的作用下相互靠近,逐渐形成原始的星云。

                这些星云在重力作用下不断收缩,第一颗恒星诞生于星云。然后,宇宙中充满了恒星,它们聚集成星系(有人称之为宇宙岛),逐渐地,宇宙变成了我们今天看到的样子。


                恒星是发光并加热的等离子球。由于其巨大的质量,它们形成巨大的向心收缩压力,从而产生较高的堆芯压力和温度,从而刺激氢核聚变。恒星继续通过核聚变形成更重的元素,比如氢变成氦,然后是铍、硼和碳。中小质量恒星的温度和压力只能在这里结束。

                大质量恒星的核心温度和压力都非常高,这也会一直刺激较重元素的核聚变,并依次产生氮、氧、氟、氖、钠、镁、硅、磷、硫和钙等较重元素,直至26号的铁元素。


                无论恒星的核心有多大,核聚变只能产生最重的铁元素。至于原因,说来话长。过去有很多解释,所以我不在这里讨论。

                比铁重的元素来自哪里?

                如果宇宙中没有更严重的事件,我们的世界将只有26种元素。虽然此时有钙和硅元素可以制造石头,但地球上的有机体是由几十到几百种元素组成的。没有下一代的重元素,就不会有生命,也不会有观察宇宙和发表评论的人类。


                幸运的是,宇宙中仍然有人超新星大爆炸和大质量致密物体碰撞等事件将导致更严重的压力和温度。就这样,在这些极端的宇宙事件中诞生了92种高于铁的元素。

                这些极端事件产生的元素在宇宙中相互吸引、碰撞和凝聚,形成各种宇宙天体,包括石头、冰、铁、金等。当然,很多时候这些物质不是纯粹的单一物质,而是一些混合物或化合物。

                这是宇宙中石头的起源,也是地球的起源。

                太阳系并非诞生于纯粹原始的星云

                从前面的介绍中,我们知道宇宙原始星云中的元素只有氢和氦,以及极少量的锂。太阳系的组成是复杂的,宇宙中有118种元素,所以不可能从这个原始纯净的星云身上诞生。


                星云是明星之母。所有的恒星系统都是光的凝聚体。从宇宙元素的产生和起源,我们可以推断,太阳系并非起源于只有氢和氦的原始星云。如果只有氢和,没有地球,更不用说生命的出现了。

                因此,科学推断认为,太阳系是由超新星爆炸或诞生于星云的大规模天体撞击等极端事件散射到太空中的基本粒子再生而成。此外,这种爆发可能在太阳系诞生之前发生过很多次。


                无论什么恒星系统在恒星形成之初,当恒星形成时,它们会产生巨大的辐射压力,称为恒星风,这些强烈的恒星风将吹走附近的星际物质,物质越轻,吹得越远,而物质越重,吹得不够远。

                因此,太阳系中靠近太阳的几颗行星,也被称为内行星,是由太阳风一种较重的物质成分,不会被吹到很远的地方,看起来像一颗岩石行星;更远的外行星它主要由被太阳风吹走的较轻元素组成,看起来像一颗气态行星。

                说了这么多,我想知道那些有这些问题的人是否已经解决了他们的疑问?如果您有任何问题,请留言讨论。谢谢你的阅读。

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