人類會突然在外星球發現大量未知元素嗎?

先説結論:人類很可能在外星球發現新的元素,但突然大量發現的可能性很小。

這是因為元素科學不僅僅對地球適用,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,這個矛盾的潛台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。

原子與元素的區別。

原子與元素的不同之處,是原子是單一的,而元素是一類原子的集合體,包括了同位素。所謂同位素就是一類原子的質子數相同,因此這類原子的電荷是相同的,但中子數不一樣,有的原子核裏中子多些,有的少些,這樣原子的質量就不一樣了,會呈現出一些不同的特性,如質譜、放射性擴散速度和衰變速度會有變化,這種變化有時候非常大。

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核子裏有126箇中子,其半衰期長達1.9x10^19年,也就是100億億年;而鉍212核子裏有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。

元素週期表是人類對自然規律的偉大發現和發明。

元素週期表就是把元素按規律排列,可以從中看出元素的不同屬性,而且還能夠從中發現缺失的元素。元素週期表根據核電和從小到大的順序進行排列,並且把特性相同的元素歸在一族中,如鹼金屬元素、鹼土金屬、鹵族元素、稀有氣體等,形成元素分區,分為七主族七副族、Ⅷ族和0族,使原來雜亂無章的元素排列成一個結構合理,並能夠預測各種元素特性及其關係的一個整體框架。

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秘後,就開始按照原子裏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。

現在人類早就填滿了門捷列夫元素週期表中間的空缺,而且發現了118種元素。

這些元素中有92個元素是在大自然中存在的,其中人造元素達到26個。這26個元素不是大自然中沒有,而是太稀有了,或者半衰期太短,很難在大自然中找到。

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裏面排在1、2、3位。後來恆星核聚變的高温高壓,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,極高温度和極高壓力,更重的元素就出現了。

人類知道了元素生成的秘密,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。就是利用現代設備,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的鐦得到的,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。

當然説説容易,做起來很難,需要昂貴精密的儀器設備,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。

現在整個宇宙丰度還是以氫和氦為主,重元素依然極少。

氫元素佔據了整個可見宇宙質量的75%,氦元素佔據了24%多,其餘所有的116種元素加起來也不到1%。當然我們地球是個特例,太陽系只有地球、火星、金星、水星等四顆類地行星是由重元素組成的岩石行星,而這四顆行星的質量加起來也不到太陽系整個質量的0.001%。這就是我們能夠在地球上找到宇宙中幾乎所有元素的原因。

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,分析出那裏的元素含量。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。

迄今為止,人類發射了許多空間探測器,也製造發射了各種類型高分辨率的太空望遠鏡,還有地面大型光學、射電、射線、紅外望遠鏡等,時刻觀測着宇宙深空,迄今並未發現有新元素光譜的跡象。

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。

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