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    外太空沒有氧氣?并不正確,它可能比你想象得還要多

    原子由原子核和繞核活動的電子構成,原子組成一般物質的最小單元,稱為元素。

    氫元素在地球上必定是最豐碩的元素,排在第二位的是氦,那么第三豐碩的元素呢?您知道是哪個?

    早期宇宙的元素形當作

    在地球上我們見到過、接觸過的所有物質都是由不異的兩種亞原子粒子構成的,別離是帶正電荷的原子核和帶負電荷的電子。這兩種亞原子粒子構成的原子之間的彼此感化的體例(彼此吸引、排斥、連系,構成新的、不變的能態)是我們四周宿世界存在的原因。

    固然恰是這些原子的量子和電磁特征使我們今天的宇宙得以存在,但我們知道,宇宙一起頭并沒有締造出構成萬物所必需的根基當作分,更沒有所謂的化學鍵和大分子布局。

    那么為了形當作分歧的化學鍵布局,為了構建復雜的分子,我們就需要大量分歧的原子。不僅數目要大,并且原子的類型也要布滿多樣性,或者原子核中質子的數目要有很大的差別。

    我們人體存在自己需要碳、氮、氧、磷、鈣和鐵等元素,而這些元素在宇宙最初形當作時并不存在。我們地球的存在自己就需要硅和無數其他重元素,甚至是從元素周期表中最輕的元素一向到我們發現的天然發生的最重元素:鈾,甚至是微量的钚。

    事實上,我們在太陽系中所有的星球上都發現了元素周期表中所有重元素存在的跡象,除了在人類干涉干與下締造的重元素外,我們已經在天然界發現了大約90種天然存在的重元素。然而,在人類呈現之前,在生命呈現之前,在太陽系形當作之前,甚至在最早的恒星呈現之前,在宇宙的早期階段只是一片由質子、中子和電子構成的、熾熱的離子海洋。

    跟著年青、熾熱、濃密的宇宙隨時候的膨脹和冷卻,最終達到了一個可以不變融合質子和中子形當作原子核的水平。因為早期輻射粒子(本家兒如果光子)的能量過高會導致原子核被電離,也可以認為會被炸開。

    這個時辰質子和中子的融合稱為大爆炸核合當作,其實跟恒星聚變的事理一樣,也是一系列的連鎖反映。但一個不竭膨脹的宇宙不管從密度仍是溫度上來說都不及恒星焦點的前提。

    是以在一次連鎖反映之后,我們獲得了一個這樣的宇宙(按照原子核的數目計較),此中氫占92%,氦占8%,鋰占0.00000001%,鈹占10^-19。為什么沒有形當作更重的元素?

    單個質子和單個中子融合形當作氘,這是鏈式反映中形當作重元素的第一步,要想完當作這一步宇宙必需先冷卻下來,可是當宇宙達到相對較低的溫度和密度時,除了少量的氦以及微量的鋰以外,宇宙就已經制造不出來任何比鋰更重的元素了(具體細節可以戳上面的鏈接)。是以宇宙在很短的一段時候里,鋰(元素周期表上的第三種元素),是宇宙中第三豐碩的元素。

    可是宇宙一旦起頭形當作恒星,一切城市發生改變。

    在第一顆恒星降生的那一刻,也就是宇宙大爆炸后大約5萬萬到1億年間,大量的氫起頭融合當作氦。但更主要的是,那些質量最大的恒星(質量是我們太陽的8倍以上的恒星)燃燒氫燃料的速度很是快,只需要幾百萬年的時候就能耗盡氫,一旦這些大質量恒星的焦點耗盡了氫,氦核就會縮短并起頭將三個氦核融合當作碳!只要在整個宇宙中存在大約一萬億顆這樣的重恒星,鋰作為第三豐碩元素的位置就會不保。

    但最終打破記載,占有第三位置的會是碳元素嗎?

    我們知道恒星是在近似與洋蔥層中融合元素的。此中氦聚變生當作碳,然后在更高的溫度下,碳聚變生當作氧,氧聚變生當作硅和硫,硅最終聚變生當作鐵。在最結尾,鐵無法融合當作其他任何元素,是以焦點內爆,恒星釀成超新星。

    超新星的爆發豐碩了宇宙介質中元素的當作分,包羅返回的氫,氦,碳,氧,硅,和所有經由過程其他過程形當作的元素:

    慢中子俘獲(s過程),按挨次形當作元素,

    氦原子核與較重元素的聚變(發生氖、鎂、氬、鈣等),以及

    快中子俘獲(r過程),締造比鐵更重的元素,一向到鈾,甚至更重。

    超新星爆發今后會發生大量的自由中子,這些中子會和其他原子核碰撞并被捕捉,所以稱為中子捕捉過程,此中按捕捉的速度又分為快和慢。它們都可以形當作在恒星聚變過程中,無法發生的元素。

    顛末很多代的恒星,這一過程不竭的反復。而大質量恒星并不只是簡單地將氫融合當作氦來發生能量(也就是質子-質子鏈反映),而是更多的在所謂的碳-氮-氧輪回(也稱為貝斯-魏茨澤克-輪回)中融合氫來發生能量,跟著時候的推移,碳和氧的數目會趨于均衡(氮的含量有所削減)。 當恒星履歷氦融合發生碳今后,很輕易再獲得額外的氦原子來形當作氧,甚至在氧中插手另一個氦來形當作氖。 當一顆恒星大到足以起頭將碳燃燒當作氧時,這個過程幾乎完當作的很徹底,是以發生的氧要比碳多得多。

    當我們不雅察超新星遺跡和行星狀星云時,它們別離是超大質量恒星和類太陽恒星的遺跡,我們發此刻所有的環境下,氧的質量和數目都遠遠跨越了碳。我們還發現,其他較重的元素都沒有氧的含量高!這些氧原子可以在氣體云中鍵合形當作氧氣,甚至和其他元素構成加倍復雜得化學分子。

    宇宙的壽命和恒星存在的時候,告訴我們氧是宇宙中第三豐碩的元素。但它仍然遠遠掉隊于氦和氫。

    總結

    顛末足夠長的時候周期,至少是此刻宇宙春秋的幾千倍,甚至可能是幾百萬倍,氦最終可能跨越氫當作為宇宙中最豐碩的元素。在很是長的時候標準上,宇宙中的元素顛末一代又一代恒星的融合,甚至碳和氧最終可能會跨越氦稱為宇宙中最豐碩的元素。

    宇宙仍在轉變!氧是今朝宇宙中第三豐碩的元素,在很是遙遠的將來,甚至可能有機遇跟著氫,然后可能是氦從高位跌落而進一步上升。當我們每次一次呼吸并感應知足的時辰,應該感激所有在我們之前存在的星星,因為它們是地球擁有氧氣的獨一的原因!


    • 發表于 2020-02-11 02:00
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