人類會突然在外星球發現大量未知元素嗎？

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

先說結論：人類很可能在外星球發現新的元素，但突然大量發現的可能性很小。

這是因爲元素科學不僅僅對地球適用，對宇宙同樣適用。

因爲人類瞭解元素是根據宇宙元素形成的規律得來的，這樣在其他星球上可能還存在未知新元素，但不可能發現大量新元素。這話本身就有一個矛盾，這個矛盾的潛臺詞就是人類發現的元素不能夠代表宇宙。如果真的這樣，那麼在其他星球上就不會有與地球同等標準的事物了，怎麼又可以發現大量地球上評價標準的“新元素”呢？

人類定義的所謂元素，就是具有相同核電荷數的一類原子的總稱。元素是我們宇宙組成可見基本物質的基礎，只要是由原子組成的物質，都是由元素組成。不同元素組成的物質，具有不同的性質，因此元素是保持物質基本性質的最小單元。

原子與元素的區別。

原子與元素的不同之處，是原子是單一的，而元素是一類原子的集合體，包括了同位素。所謂同位素就是一類原子的質子數相同，因此這類原子的電荷是相同的，但中子數不一樣，有的原子核裏中子多些，有的少些，這樣原子的質量就不一樣了，會呈現出一些不同的特性，如質譜、放射性擴散速度和衰變速度會有變化，這種變化有時候非常大。

比如鉍209與鉍212，同樣都是鉍元素的同位素，它們的質子數電荷數都是相同的，爲83，但由於不同同位素的中子數不一樣，呈現出了不同特性。鉍209核子裏有126箇中子，其半衰期長達1.9x10^19年，也就是100億億年；而鉍212核子裏有129箇中子，半衰期就只有1小時。半衰期一般認爲是元素的壽命，就是在一個時間週期，有一半原子會衰變成其他元素，從而使物質改變性質。

元素週期表是人類對自然規律的偉大發現和發明。

元素週期表就是把元素按規律排列，可以從中看出元素的不同屬性，而且還能夠從中發現缺失的元素。元素週期表根據核電和從小到大的順序進行排列，並且把特性相同的元素歸在一族中，如鹼金屬元素、鹼土金屬、鹵族元素、稀有氣體等，形成元素分區，分爲七主族七副族、Ⅷ族和0族，使原來雜亂無章的元素排列成一個結構合理，並能夠預測各種元素特性及其關係的一個整體框架。

發現這個規律制定出第一張元素週期表的是俄國化學家門捷列夫，他於1869年發表的第一代元素週期表，是人類化學發展史上一個重要里程碑。當時發現的元素只有63個，原子序數標示的是原子質量，也就是包含中子數的核子量。但人們發現了原子結構的奧祕後，就開始按照原子裏的質子數編排週期表，這樣元素週期表的原子序數就成爲原子電荷數序數了。原子序數就有了如下關係：

原子序數=質子數=核外電子數=電荷數

當時發現的元素只有63個，而且原子序數是不連貫的，中間有缺失，門捷列夫通過這個週期表，成功預測了尚未發現的21號元素鈧、31號元素鎵、32號元素鍺的特性。這是因爲根據這個週期表，可以查出中間缺失的元素，而且知道這些缺失的元素屬於什麼族，在哪一個縱列中，因爲一個縱列的元素化學性質相近。

現在人類早就填滿了門捷列夫元素週期表中間的空缺，而且發現了118種元素。

這些元素中有92個元素是在大自然中存在的，其中人造元素達到26個。這26個元素不是大自然中沒有，而是太稀有了，或者半衰期太短，很難在大自然中找到。

人們知道了元素原來是宇宙玩的加法漸漸出來的。

宇宙剛誕生的早期，只有輕元素氫和氦，還有及少量的鋰，這幾種元素在元素週期表裏面排在1、2、3位。後來恆星核聚變的高溫高壓，使輕元素漸漸發生核融合，也就是通過核聚變，將一些輕核漸漸變重，就出現了越來越多的重元素，再經過超新星大爆發，極高溫度和極高壓力，更重的元素就出現了。

人類知道了元素生成的祕密，就開始自己製造大自然中找不到的缺失元素，採用的方法也是做加法的辦法。就是利用現代設備，比如大型強子對撞機，用一個原子核作爲“炮彈”轟擊另一個靶原子核，這樣讓兩個原子核融合成一個原子核，使一個過去較輕的原子核成爲一個較重的原子核，新的元素就出現了。

如103號元素鐒，就是1961年科學家們用原子序數爲5的硼爲“炮彈”，轟擊原子序數爲98的鐦得到的，98加5等於103，不就正好嗎。106號的釒喜元素，是科學家們1974年用原子序數爲24的鉻，轟擊原子序數爲82的鉛得到的。

當然說說容易，做起來很難，需要昂貴精密的儀器設備，還要巨大的能量和高超的實驗技術，而得到的只是看都看不到的原子級數量，即便如此，人們通過實驗就得到了足以證實這種元素存在和性質的證據。而且這種實驗是可以重複的，可以永久接受檢驗。

現在整個宇宙丰度還是以氫和氦爲主，重元素依然極少。

氫元素佔據了整個可見宇宙質量的75%，氦元素佔據了24%多，其餘所有的116種元素加起來也不到1%。當然我們地球是個特例，太陽系只有地球、火星、金星、水星等四顆類地行星是由重元素組成的岩石行星，而這四顆行星的質量加起來也不到太陽系整個質量的0.001%。這就是我們能夠在地球上找到宇宙中幾乎所有元素的原因。

佔據太陽系質量99.86%的太陽，主要還是由氫和氦元素組成，這兩種元素佔據太陽總質量的約99%，其餘元素量極少。

人們還知道了不同的元素燃燒會發出不同的光譜，因此可以通過探測遙遠恆星天體的光譜，分析出那裏的元素含量。當發現有一種新元素光譜時，科學家們是不會放過的，一定會想方設法弄個明白。