地球的重元素是从哪里来的？

地球上的重金属元素从哪儿来的？~

我们知道，在恒星内部，通过核反应最高只能聚变出铁元素。铁56的比结合能最大，再要合成更重的元素，就不是放热反应，而是吸热反应了，因此更重元素无法通过核聚变来产生。那是不是所有重元素都来自超新星或双中子星合并呢？也不尽然，在恒星内部，也有一条持续稳定的路径，让比铁重的元素逐一生成，这就是“慢中子俘获”。

第一代超新星爆炸出一些重元素的碎屑，有些飘荡在宇宙空间，凝结成行星，也有些被其他恒星吸引过去，成为进一步核反应的母核。在恒星内部，有着各种各样的辐射，其中就有中子辐射。偶然的机会，“贪吃蛇”母核将中子俘获过去，“吃”进肚里，变成更大的原子核。这个过程很漫长，可能要一年，甚至十年，才会发生一起俘获事件，所以称为“慢中子俘获”。这些原子核就如同滚雪球一般，越来越大。然而雪球毕竟是有限度的，吃胀肚子的不稳定原子核会发生β衰变，吐出电子和中微子，变成了原子序数+1、原子量相同的其他元素。


原子核吃进中子，吃多了会“消化不良”，发生β衰变，中子变成质子。

比如银109“吃”掉一个中子，变成不稳定的银110，立刻衰变成镉110。镉元素比较能“吃”，连吃五个中子一直吃到镉115，才衰变成铟115，然后是铟116，又衰变成锡116。偶数位的锡也是个“吃货”，接连吃掉五个中子，到了锡121才撑不住，衰变成锑121。

原子核就是这样通过“慢中子俘获”过程，如同滚雪球一样越来越大，最终到了铊元素，遇到了问题。


从银到锑的慢中子俘获过程。

铊的稳定同位素铊203“吃”下一个中子，又衰变成铅204，和它的小弟“锡”一样，铅也是个大吃货，它继续吃中子到铅209，这是一种不稳定的同位素，它迅速衰变成铋209。铋209吃掉一个中子就撑不住，衰变成钋210。到了这里，偌大的原子核终于吃中子吃到吐，于是发生α衰变，直接吐出一个氦核（α粒子），原子序数-2，原子量-4。


“铅铋钋循环”，其中红线为中子俘获，蓝色为β衰变，绿色为α衰变，青色为电子俘获。

不信你看，铋以后的元素全都是放射性元素，钋210的半衰期只有136天，发生α衰变，直接掉到铅206。就这样，从铅206，到铅207，铅208，铅209，铋209，铋210，钋210，再回到铅206，恰好组成了一个循环。“慢中子俘获”滚雪球的游戏玩不下去了，重元素一步一步向上爬格子，最终撞到了天花板——铅。

正是如此，虽然铅“重”达82号，在地壳里却比很多轻元素——如碘、溴甚至五金之一的锡——都要多，是重元素里最多的一个存在。

地球内部合成不了重金属，都得在恒星演化中得到。
恒星内部生成铁元素之后，不释放能量。此时，星体向内猛烈坍缩。发生反弹，引起超新星爆发。
超新星爆发的威力强大到元素都能继续往下合成。向金，银这样的重金属，都是在超新星爆发中合成的。

个人觉得应该还是来自超新星爆发的时候合成的重元素。而且，地球的质量和太阳相比微乎其微，这些重元素对地球来讲比重很大，但对于太阳来讲则是微乎其微的。何况，地球等轨道靠内的行星距离太阳比较近，在形成的早期，在太阳风强劲的吹动下，较轻的元素挥发的比较多，所以地球等靠内的大行星上能看到较多的重元素，而木星等靠外的大行星则以氢、氦等轻元素为主。

大宇宙的探索--地球为什么有这么多种元素

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日期:2006-1-4 13:37:35 来源:来自网络 查看:[大 中 小] 作者：椴木杉 热度：268
打开元素周期表、人们可以看到，我们居住的地球上现已发现有110种化学元素；而且科学家们还在研制人造重元素。可是，大家也都知道，太阳主要是由氢这种元素组成的。为什么地球有这么多的元素呢？
原来，万物都在运动，变化，都有自己的起源和演化规律，构成宇宙万物的各种元素也不例外。的确，在地球现今的条件下，我们还没有看到铁演化成金的过程；但是，一些放射性元素如铀、钍等，确实正在不断蜕变为铅。人们不禁要问：再经过一段长时间，铀，钍等放射性元素既然都会变成铅而消失，那在此以前，这些重元素又是如何产生的呢？这就是元素的起源和演化问题。这个问题和天体的起源和演化密切相关，同样是科学家们探索的重大问题。
早在1886年，英国著名科学家克鲁克斯曾发表了一篇论文《元素的产生》，提出"所有的元素都是由一种原始物质逐渐凝聚成的，这种在元素产生以前就存 的物质名叫"Protyl"。此后 ，人们关于放射性，核反应，核能的发现，使得人们对元素的认识更深了一步。但真要解决问题，只有跳出地球，到大宇宙去研究才有可能。
1956年，美国科学家尤里首先发表了元素在宇宙间的分布数据，概括地说，氢最多，氦次之，再次为碳、氮、氧，并且随原子量的增加而迅速减少，但到了铁时有一个突然增多，而比铁更重的元素则又是逐渐减少。
宇宙间元素的分布规律又与天体的演化态有关。一般说来，在早期形成的星中，金属／氢的比值很小，而年老的星这个比值则增大，在超新星爆发时，会生成放射性元素，甚至还发现有超铀元素。于是，元素的演化又成了宇宙学家研究的课题，他们先后提出了平衡过程假说，中子俘获假说，聚中子裂变假说等，但都难以圆满解释现有宇宙中元素分布的规律。成功的是1957年提出的恒星中生成元素的假说（这个假说由Burbidge夫妇、Fowler和Hoyle共同提出，所以简称B2FH学说）
现代宇宙学认为：原始宇宙是完全由中子组成的非常炽热，非常稠密的大火球。后来，宇宙开始膨胀并变冷，这时中子蜕变为质子和电子。这种由中子，质子和电子组成的原始物质名叫"太素"（Yelm）。
当原始宇宙温度下降到109-1010k时，原始物质开始结合成氘和氦（当然绝大部分还是氢），这是原始的星际物质。根据B2FH理论，星际物质靠引力收缩形成原始恒星，当恒星内部温度升到7×106以上时，氢的核聚变开始，核反应的辐射膨胀与恒星的引力收缩相抵制，恒星发光并进入相对稳定状态，这时恒星内部的核聚变有质子-质子循环和碳－氮循环两种。这是恒星氢燃烧阶段，一般可稳定进行100万～100亿年。我们的太阳已进行了约46亿年，估计还将继续50亿年。这一阶段在恒星核心生成氦，同时还有一些碳、氮、氧等元素的形成。
当恒星核心的氢全部转为氦（约占恒星总质量10～15%）时核反应停止，引力收缩占优势，结果使核心温度上升，恒星外壳膨胀，变成红巨星。当核心温度升高到108k，密度也骤增，开始了新的核反应?氦燃烧。这时恒星变成脉动变星。氦燃烧主要是三个氦原子核结合成碳核的聚变反应，然后再生成氧。
如果恒星的足够大，那么还将继续收缩升温，发生碳和氧燃烧（聚变）过程，生成硅、钙等元素。更进一步则是硅燃烧（又名a过程），其核反应机理是硅核光解生成高能a粒子，a粒子又与别的核结合生成铁族元素。当恒星演化到这个阶段，核心的温度可以增高到4×109k，这就使核达到统计平均状态，生成元素周期表上铁附近的多种元素。这个过程是e过程，结果是生成铁质核心。到这时，恒星就进入风烛残年了。
据B2FH理论，比镍更重的元素不能靠聚变反应生成，而是由一些重元素核在恒星中连续俘获中子形成的。在大质量恒星（质量达到8～20太阳质量）演化的末期，核心温度可以高达4×109k，铁会转为氦和中子，大量吸热，使核心处于爆缩状态，随之是超新星爆发。这时强密中子流会陆续击入元素核中生成铀、钍、甚至超铀元素和超重元素。
以上概略叙述了元素在恒星中的演化。根据B2FH理论，放射性元素是在恒星演化后期形成的。如果我们选两个半衰期不同的放射性同位素例如铀-235和铀-238，假定它们同时形成，形成的比例可由理论推算，可以简单认为是1:1。

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现代宇宙学认为：原始宇宙是完全由中子组成的非常炽热、非常稠密的大火球。后来，宇宙开始膨胀并变冷，这时中子蜕变为质子和电子。这种由中子、质子和电子组成的原始物质名叫“太素”（Yelm）。
当原始宇宙温度下降到109～1010K时，原始物质开始结合成氘和氦（当然绝大部分还是氢），这是原始的星际物质。根据B2FH理论，原始的星际物质靠引力收缩形成一些团块——原始恒星，同时内部温度逐渐升高，当恒星内部温度升到7×106K以上时，氢的核聚变开始，核反应的辐射膨胀与恒星的引力收缩相抵制，恒星发光并进入相对稳定状态，这时恒星内部的核聚变有质子-质子循环和碳-氮循环两种。这是恒星氢燃烧阶段，一般可稳定进行100万～100亿年。我们的太阳已进行了约46亿年，估计还将继续50亿年。这一阶段在恒星核心生成氦，同时还有一些碳、氮、氧等元素的形成。
当恒星核心的氢全部转为氦（约占恒星总质量10％～15％）时核反应停止，引力收缩占优势，结果使核心温度上升，恒星外壳膨胀，变成红巨星。当核心温度升高到108K，密度也骤增，开始了新的核反应——氦燃烧。这时恒星变成脉动变星（这类恒星有规律的膨胀和收缩像脉搏一样）。氦燃烧主要是三个氦原子核结合成碳核的聚变反应，然后再生成氧。
如果恒星足够大，那么还将继续收缩升温，发生碳和氧燃烧（聚变）过程，生成硅、钙等元素。更进一步则是硅燃烧（又名α过程），其核反应机理是硅核光解生成高能α粒子，α粒子又与别的核结合生成铁族元素。当恒星演化到这个阶段，核心的温度可以增高到4×109K，这就使核达到统计平均状态，生成元素周期表上铁附近的多种元素。这个过程是e过程（平衡过程），结果是生成铁质核心。到这时，恒星就进入风烛残年了。
据B2FH理论，比镍更重的元素不能靠聚变反应生成，而是由一些重元素核在恒星中连续俘获中子形成的。在大质量恒星（质量达到8～20个太阳质量）演化的末期，核心温度可以高达4×109K，铁会转为氦和中子，大量吸热，使核心处于爆缩状态，随之是超新星爆发。这时强密度中子流会陆续击人元素核中生成铀、钍，甚至超铀元素和超重元素。

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伊春区19526316883： 地球上的重金属元素从哪儿来的? - ？
澄饼盐酸： 我们知道,在恒星内部,通过核反应最高只能聚变出铁元素.铁56的比结合能最大,再要合成更重的元素,就不是放热反应,而是吸热反应了,因此更重元素无法通过核聚变来产生.那是不是所有重元素都来自超新星或双中子星合并呢?也不尽...

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澄饼盐酸： 个人觉得应该还是来自超新星爆发的时候合成的重元素.而且,地球的质量和太阳相比微乎其微,这些重元素对地球来讲比重很大,但对于太阳来讲则是微乎其微的.何况,地球等轨道靠内的行星距离太阳比较近,在形成的早期,在太阳风强劲的吹动下,较轻的元素挥发的比较多,所以地球等靠内的大行星上能看到较多的重元素,而木星等靠外的大行星则以氢、氦等轻元素为主.

伊春区19526316883： 地球的重元素是如何形成的 - ？
澄饼盐酸： 地球与太阳系所有星球一样,都来自于银河系中一大团星际气体尘埃云的引力收缩. 在至少50亿年前,银河系中有一颗大质量恒星演化到了晚期,成为一个巨型的“洋葱头”,其结构如下.向左转|向右转最外层是最轻的元素氢,越向内,...

伊春区19526316883： 那些重元素是怎么形成的? - ？
澄饼盐酸： 说来话长,所有重元素都是大质量恒星生产的……宇宙形成之初,氢约占75%,氦约占25%,还有极少的其他元素也都较轻.此时诞生了宇宙的第一代恒星.恒星内部氢聚变成氦,等中心区氢用完了,恒星寿命就差不多了.小质量...

伊春区19526316883： 地球上那么多元素是怎么来的? - ？
澄饼盐酸： 地球上这么多化学元素从哪来? 在这个地球上,我们人类和其他的大部分生物都是碳基生物,也就是这些生物的有机物质基础,都是碳元素为主的.那么我们人类除了碳元素和水之外,还需要很多的微量元素,来平衡我们人类身体的系统.那么...

伊春区19526316883： 地球上的重金属元素从哪里来的,是否全部来自陨石? 按照核聚变理论,普通的恒星无法生成大雨铁的元素. - ？
澄饼盐酸： 地球内部合成不了重金属,都得在恒星演化中得到. 恒星内部生成铁元素之后,不释放能量.此时,星体向内猛烈坍缩.发生反弹,引起超新星爆发. 超新星爆发的威力强大到元素都能继续往下合成.向金,银这样的重金属,都是在超新星爆发中合成的.

伊春区19526316883： 据说只有在超新星爆发时才会产生重于铁的元素,那么地球上为什么有那么多重元素? - ？
澄饼盐酸： 地球上的这些重元素归根结...

伊春区19526316883： 地球的矿物怎么形成? - ？
澄饼盐酸： 最初的重元素都是宇宙大爆炸或者是恒星爆炸所喷发出来的,地球的地核并没有聚变重元素的功能,所以绝大部分元素都是从太空中来的,而衰变获得的元素仅占很少一部分,至于周期表前几位的元素如则直接是从太阳那里获得的,总之地球上所有的元素基本都是由宇宙中获得的.

伊春区19526316883： 铁的元素,那么地球上为什么有那么多重元素 - ？
澄饼盐酸： 展开全部1:宇宙中最主要的元素:氢和氦是通过宇宙早期的核合成过程产生的.那时的宇宙是高温高压的一锅无米粥(没有任何天体). 2:通过核聚变过程(宇宙早期,后来的恒星内部),可以产生比铁元素轻(包括铁)的元素. 通过聚变...

伊春区19526316883： 地球上有很多化学元素,这些元素是从哪里 - ？
澄饼盐酸： 最初出现在宇宙中的,是来自于大爆炸后形成的轻元素,它们后来形成了最早的恒星.约50亿年前,太阳、地球、火星、木星... ...它们形成于同一块星云,所以都各自继承了一部分元素;但元素们(包括重元素们)大多是在太阳上,地球总质量只有太阳的0.0003%,太阳自己还可以合成重元素,而像地球这样的行星是不行的.但是,即便在数量上差异很大,对于地球人来说,一丁点的比例也就足够了.