有哪些地球上很稀有，在宇宙其他天体却很常见的元素？
2019-03-09 要知道地球上很稀有，在宇宙其他天体却很常见的元素很简单，就是把两者的数据摊开来比较，当然，就跟大部分作者所说的是氦（He），那还有哪些元素也入选了呢？ 答案揭晓～氖（Ne） 从宇宙中最普通的十种元素看地球地壳的元素丰度可以看出，两者有较多元素丰度的是氢、氧、碳、铁、氮、硅、镁及硫，只有氦（He）及氖（Ne）在地球上的丰度少很多。 如果反过来从地球地壳元素丰度倒数几位去比对宇宙中元素丰度来看，铁以上原子序的金属不仅在地球丰度少，连宇宙里也是，包括铱（Ir）、锇（Os）、铑（Rh）、铼（Re）、钯（Pd）、钌（Ru）等稀有元素。这里我们探讨两个问题，第一，为何宇宙里氦、氖的丰度多，而地球却很少？第二，为何铱这类稀有元素在宇宙及地球的丰度都很少？ 先来谈下为何宇宙里氦及氖的丰度多，而地球却很少？所有的轻元素的丰度可以依循标准宇宙模型来预测，因为都是在 Big bang 之后很短的时间（在几百秒钟）内，经由现在所认知的太初核合成的程序产生的；重元素则是在之后很久才在恒星内部产生的。 ^3He 在地球上很罕见（全球仅有 500 千克左右），并且仅出现在核融合的研究中，但认为 ^3He 的丰度在月球上会较高（估计约 100 万吨）。额外的氦来自于恒星内部进行的氢融合成氦的质子-质子链反应和碳氮氧循环。第一个问题的答案就很明显了，因为宇宙里的轻元素都拿来当作燃料或衰变掉了，会释放到宇宙，但只有极少部分到得了地球。 除了氦 _{2}^{4}He 为大家所习知拿来灌气球外，氖 _{10}^{20}Ne 也是在太阳系常见却在地球上很罕见的第二名元素。這就要谈到上面连结处的“三氦过程”了，氖燃烧过程是在碳燃烧过程之后。大质量恒星内进行的核融合反应，因为氖燃烧需要高温和高密度，在如此的高温下，有一些氖核会分解，释放出 α 粒子：这些 α 粒子可以被回收产生镁 ^{24}Mg ，或者二选一： ^{20}Ne + n →^{21}Ne + γ ^{21}Ne + ^{4}He →^{24}Mg + n 此处，在第一阶段消耗的中子，在第二阶段又再重生了。在碳聚变过程会将核心所有的碳几乎都耗尽，产生氧／氖／镁的核心。核心冷却会造成重力的再压缩，使密度增加和温度上升达到氖燃烧的燃点。当氖燃烧时，氖会被耗尽使核心只剩下氧和镁堆积着。在氖被耗尽的数年之后，核心逐步降温、已趋于平静，接着重力将再度挤压核心，使密度和温度上升直到后面的氧融合再被启动。 又为何铱（Ir）这类稀有元素在宇宙及地球的丰度都很少？前面提到重元素则是在 Big bang 之后很久才在恒星内部产生的，不过，有个有趣现象是这六个元素都分布在元素表的 8-10 贵金属族，钌（ _{44}^{101}Ru ）-铑（ _{45}^{103}Rh ）-钯（ _{46}^{106}Pd ）-铼（ _{75}^{186}Re ）-锇（ _{76}^{190}Os ）-铱（ _{77}^{192}Ir ），而且近似于越后面的元素越稀少。 这也跟第一个连结处提到了“核聚变”（nuclear fusion）的概念有关，先卖个关子，在后面我再来进一步说明。基本上，一般而言，当原子序越大，其半衰期越短，就代表其原子越不稳定，每颗原子发生衰变的概率也越高。核聚变又称核融合、融合反应或聚变反应，是指将两个较轻的核结合而形成一个较重的核和一个极轻的核（或粒子）的一种核反应形式。在此过程中，物质没有守恒，因为有一部分正在聚变的原子核的物质被转化为光子（能量）。从周期表可以看出越后面的元素越难生成，这是因为原子序逐渐增加时，因为质子之间的排斥力增强，需要更多的中子来平衡质子间的电磁作用力，所以周期表最后发现的那些元素都是在不稳定的状态下。 恒星内部通过核聚变反应生成铁后，核聚变反应就停止了，因为在所有元素中，铁原子核的内能是最低的，既不能通过聚变反应生成更重的元素，也不能通过裂变反应变成更轻的元素。恒星中的核聚变反应一旦停止，向外的辐射压没有了，向内的引力会把外面所有的物质都拉向内部，但恒星的中央是一个巨大的铁核，当外面的物质撞到铁核时，会向外反弹回去产生无比强烈的内爆，把除铁核以外的所有物质都抛向宇宙空间。这就是所謂的“超新星爆发”。物质撞击内核的动能使星核表面的温度急剧升高，给了铁原子核巨大的能量，比铁重的元素就在这时生成了，如铜、铱、铂、银、铅等。但元素越重（原子序数越大），生成时所需要的能量就越大，这就是氧、碳、矽、铝、氮等元素多，而金、银、铂、铀等元素少的原因。 所以说铱在地球稀少，其实宇宙相对地也很少。 轻元素都是在 Big bang 之后很短的时间内，经由现在所认知的太初核合成的程序产生的，不过只有极少部分到得了地球；重元素则是在之后很久才在恒星内部产生的，也已经在地球形成过程中送给了我们，所以，钌、铑、钯、铼、锇及铱现在是用掉多少，地球存量就少多少，不会自己再去生成。但宇宙中随时都有超新星爆炸，所以还是有机会生成这些贵金属，不会这些都是在转变成新星时就蕴藏好的，不会从太空中飘过来送给我们，除非是以陨石撞上地球的模式，不过这种暴力的方式还是不要的比较好。