宇宙中存在的氫元素和氧元素能直接拿來合成淡水嗎?

2020-12-11 天文在線

問:我讀過山脈最有可能是由於大陸內部的碰撞所形成的。我想知道元素周期表裡的元素是否也是以類似的方式形成,比如,在很早之前以極快的速度碰撞在一起。就我們現在已知的元素中,我們知道或者假設出了他們被設定的最原始的聯繫是什麼嗎?

人類可以通過氫氣和氧氣結合來得到水嗎?如果不行,為什麼?如果可以,那為什麼我們如此擔心水資源短缺呢?理論上來講,不能從太空中提取水麼?人們現在在朝著這個方向努力嗎?

答:這裡有幾個原因可以解釋為什麼我們不能通過提取太空中的氫氣和氧氣來合成水。首先,你可以通過結合氫氣和氧氣來得到水,但是這個反應在「正常」溫度下是非常緩慢.你需要某種催化劑 (比如說用一根火柴點燃氫氣和氧氣)才能讓事情順利進行,因此你才能以消耗某種能源為代價來得到水。

第二個問題是當反應確實被激發後,它會產生巨大的爆炸(你有聽說過1937年在紐澤西爆炸的興登堡齊柏林飛艇嗎?那些爆炸可能非常危險)。假設我們找到一個克服了所以問題的方法,我們仍然會在把氫氣和氧氣從地球帶到太空中遇到問題。我們將要求得到大量的水因此也會消耗大量的能源來滿足這些工作。更不用說運輸易燃氣體的安全問題了!

至於問題中的其他部分,並不是元素周期表中的所有元素都是用同一種方式形成的。在宇宙創始期間的大爆炸時期形成了氫,氦和微量鋰(三種最輕的元素)。那麼所有其他元素從何而來呢?天文學家Carl Sagan曾引用過一句名言:我們都是星辰。任何一種比鋰輕的元素都是通過恆星核心中的核反應產生的。

大質量恆星發展至核心坍縮前的洋蔥狀結構(未依照比例)。

比如,在我們的太陽燃燒完來自於其核心的所有氫氣之後(這些可能在50億年之後都不會發生),他會開始燃燒氦來形成碳,通過某種三阿爾法過程。太陽是一個相對低質量的恆星,所以它的燃燒進程就在那裡結束,但是對更大質量的恆星來說,氧氣可以通過融合碳和氦形成. 恆星越大,它能產生的元素就越重。

藝術家印象中的超新星1993J.

然而,恆星卻不能形成比鐵更重的元素,因為這些反應所需要的能源比它能創造的能源更多。了解核聚變形成的重大原因是為了創造能源來幫助恆星本身克服引力坍塌。

在超新星爆炸時期,粒子被高速拋在了一起,形成了最重的元素(比鐵元素還重)。

相關天文知識——超新星

超新星 是在某些類型的恆星死亡時發生的事件。

超新星比新星更加活躍。在拉丁語中,nova的意思是「新的」,在天文學上指的是它看上去是一顆新出現的亮星。前綴super-是為了將超新星和一般的新星相區分,也表示了超新星具有更高的亮度。超新星這個詞是由Walter Baade和Fritz Zwicky於1931年創造的。

超新星留下的殘骸。

在過去的一千年裡,只觀察到三次銀河系的裸眼超新星事件,儘管在其他星系中已經發現過許多次了。最近在銀河系中直接觀測到的超新星是1604年的克卜勒超新星,但也發現了兩顆最近的超新星遺蹟。對其他星系中超新星的統計觀測表明,它們在銀河系中每個世紀爆發三次,並且任何銀河超新星幾乎都可以用現代天文望遠鏡觀測到。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. Sabrina Stierwalt- curious.astro.cornell

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