宇宙中存在的氢元素和氧元素能直接拿来合成淡水吗?

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  问:我读过山脉最有可能是由于大陆内部的碰撞所形成的。我想知道元素周期表里的元素是否也是以类似的方式形成,比如,在很早之前以极快的速度碰撞在一起。就我们现在已知的元素中,我们知道或者假设出了他们被设定的最原始的联系是什么吗?

  

  人类可以通过氢气和氧气结合来得到水吗?如果不行,为什么?如果可以,那为什么我们如此担心水资源短缺呢?理论上来讲,不能从太空中提取水么?人们现在在朝着这个方向努力吗?

  

  答:这里有几个原因可以解释为什么我们不能通过提取太空中的氢气和氧气来合成水。首先,你可以通过结合氢气和氧气来得到水,但是这个反应在“正常”温度下是非常缓慢.你需要某种催化剂 (比如说用一根火柴点燃氢气和氧气)才能让事情顺利进行,因此你才能以消耗某种能源为代价来得到水。

  

  第二个问题是当反应确实被激发后,它会产生巨大的爆炸(你有听说过1937年在纽泽西爆炸的兴登堡齐柏林飞艇吗?那些爆炸可能非常危险)。假设我们找到一个克服了所以问题的方法,我们仍然会在把氢气和氧气从地球带到太空中遇到问题。我们将要求得到大量的水因此也会消耗大量的能源来满足这些工作。更不用说运输易燃气体的安全问题了!

  至于问题中的其他部分,并不是元素周期表中的所有元素都是用同一种方式形成的。在宇宙创始期间的大爆炸时期形成了氢,氦和微量锂(三种最轻的元素)。那么所有其他元素从何而来呢?天文学家Carl Sagan曾引用过一句名言:我们都是星辰。任何一种比锂轻的元素都是通过恒星核心中的核反应产生的。

  

  大质量恒星发展至核心坍缩前的洋葱状结构(未依照比例)。

  比如,在我们的太阳燃烧完来自于其核心的所有氢气之后(这些可能在50亿年之后都不会发生),他会开始燃烧氦来形成碳,通过某种三阿尔法过程。太阳是一个相对低质量的恒星,所以它的燃烧进程就在那里结束,但是对更大质量的恒星来说,氧气可以通过融合碳和氦形成. 恒星越大,它能产生的元素就越重。

  

  艺术家印象中的超新星1993J.

  然而,恒星却不能形成比铁更重的元素,因为这些反应所需要的能源比它能创造的能源更多。了解核聚变形成的重大原因是为了创造能源来帮助恒星本身克服引力坍塌。

  在超新星爆炸时期,粒子被高速抛在了一起,形成了最重的元素(比铁元素还重)。

  相关天文知识——超新星

  超新星 是在某些类型的恒星死亡时发生的事件。

  超新星比新星更加活跃。在拉丁语中,nova的意思是“新的”,在天文学上指的是它看上去是一颗新出现的亮星。前缀super-是为了将超新星和一般的新星相区分,也表示了超新星具有更高的亮度。超新星这个词是由Walter Baade和Fritz Zwicky于1931年创造的。

  

  在过去的一千年里,只观察到三次银河系的裸眼超新星事件,尽管在其他星系中已经发现过许多次了。最近在银河系中直接观测到的超新星是1604年的开普勒超新星,但也发现了两颗最近的超新星遗迹。对其他星系中超新星的统计观测表明,它们在银河系中每个世纪爆发三次,并且任何银河超新星几乎都可以用现代天文望远镜观测到。

  3. Sabrina Stierwalt- curious.astro.cornell

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