太阳系形成的那一刻,就注定了金元素的价值

摘要:北京时间20200223关于【太阳系形成的那一刻,就注定了金元素的价值】的具体情况和说明,让www.lcmdgy.cn新闻频道以图文形式为您慢慢道来。

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但是,地球的化学元素,不管是从地域上、还是其丰度上分布非常不均匀。有些元素比其他元素要丰富的多,也更容易获取,而有些元素虽然用途不那么广泛,但却十分稀有,开采难度也大。

虽然我们在地球上发现的最珍贵的元素不一定是用途最广、最美丽、或能最有效地解决问题的元素。但是,它们在一些特定的应用和环境上是必不可少的。

事实证明,几乎所有的元素都有其独特的应用,没有任何两个元素具有完全相同的属性。因此,最珍贵的元素是我们可以利用的最稀有的、开采难度最大的元素。那么为什么有些元素的含量丰富,而有些元素自然含量特别稀有?以及造成有些元素开采难度大本质原因是什么?

当然,想要回答这个问题,就必须回到早期太阳系的形成时期。

恒星被称为宇宙元素的加工厂,是它们将最初的只包含大量的氢元素和少量的氦元素、以及微量的锂元素的宇宙级原始星云,经过核聚变后,才创造出了元素周期表中所有已知的元素。并在这些前几代恒星死亡时,将这些合成的重元素抛洒到星际介质中,供下一代恒星、行星,甚至是生命的诞生。

而恒星在聚变的过程中,它所加工的各个元素的丰度并不是均匀的,也就是说它死亡时,所创造的每种元素的含量并不是都一样,其中氢元素还是最丰富,因为恒星的一生最多只能消耗其自身不到10%的氢元素,剩下的还是会返回到宇宙中。其他比氢更重的元素会在其核心的壳层中一层一层的聚变,直到核心堆积成铁核,聚变停止,恒星会在超新星的爆发中死亡。

超新星爆发的过程会在慢中子捕获和快中子捕获的过程中,形成比铁更重的元素。但是这个过程效率比较低,形成的比铁重的元素也比较少。当然原子量越高,形成的也就越少。

总的来说,构成太阳系万物的元素就是前几代恒星生存、聚变、死亡的结果,整个太阳系就是在同一片星云下诞生的,而这片星云本身轻元素含量就更加丰富,重元素就比较少,越重越少。但还有另外一个原因决定了元素在太阳系、以及单个星球上的分布。

那就是浮力的原理:密度更大、重量更重的元素往往聚集在引力最强的地方,而较轻的元素则漂浮在上面。这个原理在早期的太阳系中也是成立的,因此水星(平均而言)是由比地球密度更大的物质构成的,而我们是由比火星密度更大的物质构成的,而火星比气态巨星密度更大。

你可能会想,你说这不对啊,太阳明显密度比水星低啊!确实是这样的,但是我们要知道的是,太阳是星云收缩的中心,是首先形成并被点燃核聚变的星球,在太阳形成之前并没有一个比较显著的引力会作用于整个星云,太阳形成以后才有了中心引力让星云根据密度的不同开始分层。当然除了引力,更重要的还有太阳风向外辐射的压力作用,把轻元素吹到太阳系的外层,而更重的元素在内层才得以保留,形成了内太阳系的岩石行星。

然而,在地球上,也会面临同样的问题,大部分重元素已经在引力的作用下沉入了地球的最深处!虽然稀有元素在太阳系形成时比例较少,但太阳系的物质基数也大,而且地球作为内太阳系行星其实也很有很多的稀有元素,完全能满足人类的使用,只不过这些元素在地球表面很稀有。

地球的地核是由铁、镍、钴以及大量的铅、金、甚至铀等较重的元素构成的。如果你问地球内部有多少热量来自引力收缩,有多少来自放射性衰变,其实这两个百分比大致相等。这就能说明地球内部重元素含量有多么的丰富。但它们深埋在地下很难开采。

就拿简单的煤炭资源来说吧,煤炭一般掩埋比较浅,有一百多米的矿井,但随着资源的日益枯竭,现在目前的煤矿井深度已经达到了1500米深,这就会给开采带来巨大的风险,包括,冲击地压、瓦斯、高温、透水等自然灾害。而更重的元素比如金矿,深度可达4000米,而且金元素更是含量低、开采难度大。

岩石小行星是跟太阳系中的其他星球一起形成的,所以含有丰富的稀有元素。

虽说,去外太空抓一颗小行星回地球比钻入地球中心要远得多,但相对来说更容易办到。事实上,美国国家航空航天局(NASA)提出了一项任务(小行星重定向任务),利用卫星将一个重达数吨的岩石从一颗小行星上带到一个绕月运行的稳定轨道上。

这将是一项了不起的工程壮举,未来我们一定会实现小行星采矿的愿景,在那里,地球上的稀有元素将可以被大量收集!

我们在小行星上发现的铱、铷、金和铂等元素比地球上最丰富的矿藏要丰富得多。根据麻省理工学院的说法:

我们以前认为小行星对地球是一种威胁,:就像灭绝恐龙一样。但就获取地球上难以获取的稀有元素而言,小行星确实是一个在太阳系取之不竭的东西。

如果我们某天实现了小行星开采,最终会使太空探索事业成为一个自给自足的机构,而不再需要任何的外部资金来为其提供任何资源。也许未来就在我们的指尖。


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