地球怎么产生的,为什么有这么多的元素?

宇宙大爆炸
关于地球的元素是咋来的 , 我们可以先了解一下地球上元素的含量:
地球怎么产生的,为什么有这么多的元素?
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【地球怎么产生的,为什么有这么多的元素?】我们会发现 , 地球有很多原子序数很高的元素 , 主要的是氧和硅 。 那这能说明什么呢?我们可以来举一些例子 , 太阳主要氢 , 大概占到了70%左右 , 其余的是氦 , 只有1%是其他元素 。 而太阳系中最大的行星木星也是和太阳类似的情况 。 实际上 , 太阳和木星这样的才是宇宙的常态 , 地球反倒是比较特殊的 。
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为什么会这样呢?我们要从宇宙大爆炸说起 , 按照现在的主流理论 , 宇宙诞生于奇点的大爆炸 , 奇点温度是无限高的 , 大爆炸之后 , 空间开始膨胀 , 温度逐渐下降 。
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最开始宇宙是我们常说的“纯能量”形式 , 但由于温度极其高 , 光子可以获得很高的能量状态 , 光子自身又是自己的反粒子 。 于是 , 光子和光子之间的对撞 , 就有一定概率会生成电子等粒子 。
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所以 , 早期的宇宙其实形成了许多粒子 , 温度降低到一定程度后 。 宇宙中主要有氢和氦 , 其中氢占大头 , 大概达到70%左右 。
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而氢和氦即使到了如今的宇宙 , 也是绝对的主导 , 占据了99% , 剩余不到1%才是其他元素 。 那么 , 其他元素是从哪里的呢?
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恒星演化
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原子序数更大的元素其实要靠恒星的核聚变了 。 我们可以把恒星理解成是一个炉子 , 而里面的燃料就是氢核 , (这里补充一点 , 恒星内部的高温高压状态 , 使得恒星内部呈现等离子态 , 这种状态使得 , 原本的原子结构都无法保留 , 原子核和电子各玩各的 , 到处乱撞)
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而恒星进入主序星阶段之后 , 就开始少氢核 , 首先是因为氢核最多 , 其次需要的反应条件也是最容易的 。 这个过程大概是4个质子通过核聚变反应生成氦-4 。
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红矮星会停留在这个阶段 , 氢烧完 , 剩下一堆氦的炉渣 , 就进行不下去了 。 不过 , 质量更大的恒星 , 比如:太阳 , 就可以通过自身引力让氦也发生聚变 , 生成氧和碳 。 比太阳的质量还要大不少的恒星可以让氧和碳发生聚变 , 生成镁、硅、磷、硫 。
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不过 , 还存在一种超大质量恒星 , 它的质量一般是太阳的8倍以上 , 它们可以一直通过引力让内核不断进行反应 。 不仅如此 , 很多恒星只是内核在烧 , 而这类恒星是多层同时进行 , 一般到最后 , 最外层就是氢成 , 然后依次往下一直到铁核 。
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各层的反应物和生成物如下:
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而铁是比结合能最大的元素 , 意思是让它发生核聚变是相当难的一件事情 , 但是由于这类恒星的质量超大 , 就会使得铁也发生核聚变反应 , 然后一下子炸开 , 这也就是超新星爆炸 。
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在超新星爆炸的过程中 , 就会生成很多比铁元素靠后的元素 , 但含量都比较少 , 尤其类似于金元素等40号以上的元素 。 那这类元素大部分是从哪里来的呢?
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这些元素大部分来自于更可怕的天文现象 , 也就是中子星合并 。 这个过程是十分剧烈的 , 并且伴随着原子序数很大的元素的产生 。
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所以 , 我们可以来简单地总结一下 , 元素的产生 , 说白了就是恒星的演化 , 核聚变一步步合成出来 , 而40号以上的元素大多是通过超新星爆炸和中子星合并来合成 。
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地球上为什么会有这些元素?
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上文我们讲完了各种元素的由来 , 但是地球上为什么会有这些元素呢?
地球怎么产生的,为什么有这么多的元素?
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按照目前的理论预测 , 可能在太阳之前有1~2代恒星 , 时间上靠近我们现在的那一代恒星发生了超新星爆炸 , 于是 , 产生了大量的原子序数高的元素 , 而超新星爆炸的冲击波导致了太阳附近区域的分子云坍塌 。 在引力的作用下 , 分子云与逐渐形成太阳 。 而其他的行星说白了就是太阳形成过程中的一些边角碎料 。
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大致的过程是这样的:太阳会向外吹太阳风 , 而这个时候 , 原子序数较大的原子 , 它们的质量要大一些 , 因此 , 它们被吹出去的距离就比较近 , 而原子序数较小的原子 , 由于质量小 , 所以被吹得被较远 。 靠近太阳的4个天体 , 水星 , 金星 , 地球 , 火星 , 就是由原子序数较大的原子构成 , 这也是为什么他们是固态的行星 , 而木星包括木星轨道之外的行星 , 就是由原子序数较小的原子构成 , 因此 , 就是气态的行星 。 由于氢氦含量远高于其他元素 , 因此气态行星都比较大 , 而固态行星都比较小 。
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所以 , 地球上之所以含有大量的原子序数高的元素 , 其实很大程度上是因为地球离太阳比较近 。
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