地球上为什么有那么多重元素

如题所述

重元素有两个概念。在物理学或化学中,重元素是指元素周期周期表中位于铁(26号元素)以后的元素,称为“重元素”或“重金属元素”。在天文学中,把除氢和氦以外的元素统称为“重元素”。

本人在此以物理学和化学概念解释地球上重元素比例高的原因。

比铁轻的元素,从一部分氦开始,都来自于恒星中(主序星和红巨星)的核聚变反应。就是说,在正常的恒星中,最多只能产生到铁元素。比铁重的元素,只能产生于红巨星或红超巨星的超新星爆发中,如铜、锌、铅、汞、金、铀等。在超新星爆发时,恒星的大部分质量(物质)被炸飞,与恒星外层的轻元素一起,被抛入宇宙空间,与宇宙中原有的星际气体尘埃云混合起来,共同构成形成下一代恒星(及其行星、卫星)的原料。由于元素越重(原子序数越大),形成就越困难,所以越重的元素,其数量就越少。

我们的太阳系就是在这气体尘埃云中引力收缩形成的,在太阳及地球等行星形成时,就有了这些重元素,不管是在太阳中还是在各个行星和卫星中,这些元素都有。但在各个星球上,各种元素的比例(或叫“丰度”)是不同的。这种不同,既与星球的质量有关,也与太阳的距离有关。

比如,在大质量的类木行星(气态巨行星)上,重元素比例较小,氢、氦等轻元素较多。而在类地行星(岩石质行星)上,重元素比例较大,氢、氦等轻元素相对较少。这主要是因为星球的质量。星球质量越大,引力越强,就能够吸引住质量较轻的氢和氦等元素。而质量较小的类地行星则因为引力弱,吸引不住氢和氦这样的小质量气体物质,所以在类地行星上,虽然也有氢(基本没有氦),但都是以结合态存在的。

而对于重元素,因为质量较大,引力作用较强,所以容易被较小质量的星球吸引住,所以在小质量星球上,重元素的比例就高了。这是地球等类地行星及卫星上重元素多的主要原因。同时,在类地行星中,质量越大,物质在引力作用下就结合得越紧密,平均密度也越高。

另外,与太阳的距离也是原因之一。

在类地行星中,行星的密度越高,说明星球上重元素的就越多(可从各种元素的摩尔体积或比重来解释)。在类地行星中,地球的平均密度约为5.52克/立方厘米。火星的平均密度约为3.9克/立方厘米。 金星的平均密度约为5.24克/立方厘米。而水星的平均密度约为5.43 克/立方厘米。从类地行星的质量看,地球最大,其次为金星(为地球质量的82%),第三是火星,质量为地球的11%;质量最小的是水星,质量只有地球的5.52%。

上面说了,在类地行星中,质量越大,物质在引力作用下就结合得越紧密,平均密度也越高。四颗类地行星中,质量排列为:地球>金星>火星>水星;而平均密度排列却是:地球>水星>金星>火星。可见,类地行星的平均密度在水星上出现了一个例外,没有符合质量越大,平均密度也越高的规律。这是为什么呢?答案就在与太阳的距离上。

水星是距离太阳最近的大行星,与太阳的距离只有不到5800万千米,强烈的太阳辐射,一方面使得水星上的白天温度高达430℃,许多质量较轻的低沸点物质都汽化蒸发了;另一方面强烈的太阳风把水星表面的气态物质吹离了水星表面,吹向了宇宙空间。这就使得水星上重元素的含量比其他类地行星更多,平均密度也就升高了。而相比之下,其他几颗类地行星离太阳较远,太阳风的力量不足以吹散表面较轻的物质,所以重元素的比例不如水星那么高。

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第1个回答  2018-02-21
重元素
重元素是指比铁族元素还重(原子序数Z>30)的元素,由于重元素原子核之间强大的库仑斥力的作用,使得重元素不能像较轻的元素那样通过带电粒子之间的核反应来合成。
中文名:重元素

概述
重元素,指的是除去氢和氦之外的所有化学元素。一切重元素由氢与氦通过恒星内部核聚变反应产生。在恒星爆发成为超新星之后,重元素会扩散到宇宙空间中去。
由于在宇宙形成初期没有任何重元素,所以早期星体重元素含量很低。每种元素的含量叫做丰度。银河系晕中的球状星团中找到了银河系内年龄最老的恒星,它的重元素相对丰度只及太阳的0.2%。太阳比起它们,可以算是非常年轻的恒星了。
目前发现的最重元素是Uuo。
可能因为地球形成的时候附近宇宙空间重元素多
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