Woher kommen die Steine ​​im Universum? Bestehen die meisten Planeten aus Stein? Die Wahrheit ist hier

Dieser Artikel basiert auf der Beantwortung einer Frage von Internetnutzern: Das Universum ist so groß und die meisten Planeten bestehen aus Stein. Die Frage ist, woher kommen die Steine?

Diese Frage selbst ist ein Vorurteilsfehler. Das Universum ist so riesig, dass die Wissenschaftsgemeinschaft noch immer nicht weiß, wie groß es ist. Wir wissen nur, dass der Radius des beobachtbaren Universums etwa 46,5 Milliarden Lichtjahre beträgt. Doch die Schlussfolgerung, dass die meisten Planeten im Universum aus Gestein bestehen, ist völlig falsch. Um diese Frage zu klären, müssen wir zunächst den Entstehungsprozess des Universums und die Häufigkeit der Elemente verstehen.

Einführung in die Entstehung des Universums und die Elementhäufigkeit/

Das Standardmodell der Kosmologie geht davon aus, dass das Universum vor 13,82 Milliarden Jahren aus einer gigantischen Explosion einer Singularität entstand. Eine Singularität ist ein unendlich kleiner Energiepunkt. Zu Beginn der Explosion ist die Temperatur unendlich hoch und die Dichte unendlich groß. Aber innerhalb einer Sekunde nach der Explosion werden Quarks, Gluonen, Leptonen, Neutronen, Protonen, Elektronen und andere Teilchen erzeugt. Innerhalb von 10 Sekunden nach der Explosion verbinden sich Protonen und Neutronen zu Atomkernen.

Daher wird alle Materie im Universum aus Energie umgewandelt, was der von Einstein aufgestellten Masse-Energie-Gleichung entspricht: E=MC^2. Doch in der Frühzeit des Universums herrschten extrem hohe Temperaturen, ein hoher Druck und eine hohe Dichte. Weder elektromagnetische Wellen noch Licht konnten entkommen. Das Universum befand sich in einer undurchsichtigen Dunkelperiode und Elektronen konnten sich nicht mit Atomkernen zu Atomen verbinden.

Erst 380.000 Jahre nach der Explosion, als die Temperatur des Universums auf 3.000 K sank und die Dichte stark abnahm, konnten sich Photonen entkoppeln und das erste Licht seit der Entstehung des Universums aussenden. Zudem verbanden sich Elektronen mit Atomkernen und bildeten neutrale Atome.

Die Elemente des Universums begannen mit den einfachsten. Die frühesten Atome bestanden nur aus Wasserstoff und Helium und einer sehr kleinen Menge Lithium. Diese Elemente stehen im Periodensystem unter den ersten drei. In ihren Kernen befinden sich jeweils nur 1, 2 und 3 Protonen und nur 1, 2 und 3 Elektronen umkreisen den Kern. Ihr Massenvorkommen (Verhältnis) im Universum beträgt: Wasserstoff macht 76 % aus, Helium 24 % und Lithium ist mit etwa 0,00000006 % sehr gering.

Diese Daten sind sicherlich nicht zufällig erstellt. Die Antworten wurden durch die Messung des Nachglühens des Urknalls gewonnen. Dieses Nachglühen wird als kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung bezeichnet. Diese allgegenwärtige Strahlung ist der Überrest des ersten Lichtstrahls, der 380.000 Jahre nach dem Urknall aussendet wurde.

In der Frühphase des Universums zogen sich diese Elemente aufgrund der Schwerkraft gegenseitig an und verdichteten sich zu Molekülwolken. Diese Molekülwolken sammelten sich weiter, wurden größer und dichter und bildeten nach und nach Sterne und Galaxien. Sterne sind der wichtigste Bestandteil der sichtbaren Materie im Universum und existieren in Form von Plasma. Plasma macht mehr als 99 % der sichtbaren Materie im Universum aus.

Daher ist Plasma und nicht Stein die am häufigsten vorkommende sichtbare Materie im Universum.

Die moderne Astrophysik geht von der sogenannten sichtbaren Materie aus. Von der Gesamtmasse und -energie des Universums macht die dunkle Energie 68,3 % aus, die dunkle Materie 26,8 % und die sichtbare Materie, einschließlich Sterne, Nebel, Photonen, Neutrinos usw., macht insgesamt nur 4,9 % aus. Dunkle Energie und dunkle Materie absorbieren oder reflektieren kein Licht (elektromagnetische Wellen) und interagieren auch nicht auf andere Weise damit. Daher können wir sie nicht sehen.

In der Frühzeit des Universums gab es außer Wasserstoff, Helium und Spuren von Lithium keine anderen Elemente. Erst als durch die stellare Kernfusion weiterhin leichte Elemente zu schweren Elementen verschmolzen, nahm die Zahl der Elementarten allmählich zu. In den späten Entwicklungsstadien massereicher Sterne kommt es zu Supernovas, und unter extrem hohen Temperaturen und Drücken können sich schwerere Elemente ansammeln. Große Himmelsereignisse im Universum, wie Kollisionen von Neutronensternen und Explosionen weißer Zwerge, führen zur Bildung schwerer Elemente, die letztlich zu den heute bekannten 118 Elementen führen.

Obwohl es im Universum bereits viele Arten von Elementen gibt, wird die Elementhäufigkeit im gesamten Universum immer noch von Wasserstoff und Helium dominiert, die immer noch 99 % ausmachen, und andere schwere Elemente machen zusammen nur etwa 1 % aus. Die Hauptelemente, aus denen Gestein besteht, sind nicht Wasserstoff und Helium. Deshalb ist es unmöglich, dass Planeten im Universum hauptsächlich aus Gestein bestehen.

Wie viele Gesteinsplaneten gibt es im Sonnensystem?

Das Sonnensystem besteht aus einem Stern, acht Planeten und vielen kleinen Himmelskörpern. Die Sonne ist der einzige Stern im Sonnensystem. Es handelt sich um einen Stern kleiner oder mittlerer Masse unter den etwa 400 Milliarden Sternen der Milchstraße. Er wird als Gelber Zwerg bezeichnet und hat eine Masse von etwa 1,989*10^30 Kilogramm, was 99,86 % der Gesamtmasse des Sonnensystems entspricht. Das heißt, abgesehen von der Sonne machen die anderen acht Planeten zusammen nur 0,14 % der Masse des gesamten Sonnensystems aus, und kleinere Himmelskörper sind im Grunde vernachlässigbar.

Unter den acht Planeten befinden sich vier terrestrische Planeten und vier Jupiterplaneten. Die terrestrischen Planeten liegen der Sonne am nächsten und sind von innen nach außen Merkur, Venus, Erde und Mars. Die Jupiterplaneten von nah bis fern sind Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Die sogenannten terrestrischen Planeten sind Planeten mit Gesteinsschalen wie die Erde, auch Gesteinsplaneten genannt; Jupiterplaneten sind Planeten, die wie Jupiter hauptsächlich aus Gas bestehen und auch Gasriesen genannt werden.

Tatsächlich bestehen Gesteinsplaneten nicht nur aus Gestein. Beispielsweise beträgt der Sauerstoffgehalt in der Erdkruste 46,6 %; Gasplaneten bestehen nicht vollständig aus Gas. Beispielsweise haben Jupiter und Saturn beide einen kleinen Gesteinskern. Unter hohen Temperaturen und hohem Druck tief in der Atmosphäre wird das Gas außerdem flüssig und metallisch.

Aber der Einfachheit halber für die Erzählung. Wir zählen alle Gesteinsplaneten als Gesteine ​​und alle Gasplaneten als Gase. Welcher Anteil der Gesamtmasse der acht Planeten besteht also aus Gestein? Die Masse der Erde beträgt etwa 6*10^24 Kilogramm, die Masse des Merkur beträgt etwa das 0,05-fache der Masse der Erde, die Masse der Venus beträgt etwa das 0,82-fache der Masse der Erde und die Masse des Mars beträgt etwa das 0,11-fache der Masse der Erde. Die Gesamtmasse der vier terrestrischen Planeten beträgt etwa das 1,98-fache der Erde.

Bei den Gasplaneten handelt es sich allesamt um Riesenplaneten. Auf Jupiter entfallen mehr als 71 % der Masse der acht Planeten, und seine Masse beträgt etwa das 318-fache der Masse der Erde. Die Masse des Saturn beträgt etwa das 95-fache der Erde, die Masse des Uranus etwa das 14,6-fache der Erde und die Masse des Neptun etwa das 17,2-fache der Erde. Damit beträgt die Gesamtmasse der vier Gasriesen das 444,8-fache der Erde.

Mit anderen Worten: Das Massenverhältnis von Gasplaneten zu Gesteinsplaneten im Sonnensystem beträgt 444,8:1,98, und die Masse der Gesteinsplaneten macht nur etwa 0,45 % der Masse aller Planeten aus. Die Hauptbestandteile von Stein sind Calciumcarbonat und Siliziumdioxid. Calciumcarbonat besteht aus drei Elementen: Kohlenstoff, Sauerstoff und Calcium, während Siliziumdioxid aus Silizium und Sauerstoff besteht.

Wie Steine ​​entstehen: Alle 118 Elemente des Universums sind im Sonnensystem vorhanden und auch die Erde besitzt alle Elemente, die im Universum vorkommen. Dies zeigt, dass das Sonnensystem nicht aus dem ursprünglichen Nebel des Urknalls entstand, sondern aus dem regenerierten Nebel der Überreste von Muttersternen, nachdem es mindestens eine oder sogar mehrere Supernova-Explosionen erlebt hatte und zudem das Erbe von Himmelsereignissen wie Neutronensternkollisionen in sich trug.

Die Häufigkeit der Elemente im Sonnensystem beträgt ungefähr: Wasserstoff macht 73,46 % aus, Helium 24,85 % und andere schwere Elemente machen etwa 1,69 % aus, hauptsächlich Sauerstoff 0,77 %, Kohlenstoff 0,29 %, Eisen 0,16 %, Neon 0,12 %, Stickstoff 0,09 %, Silizium 0,07 %, Magnesium 0,05 %, Schwefel 0,04 % usw. Die anderen 100 Elemente sind noch seltener.

In den frühen Stadien der Entstehung der Sonne war der Sternwind sehr stark und blies den verbleibenden Staub und die Trümmer in der Akkretionsscheibe weit weg. Die schwere Materie wäre näher und die leichte Materie wie Gas und Wasserdampf würde weiter weggeblasen. Daher befinden sich die aus schwerer Materie bestehenden terrestrischen Planeten in der Nähe der Sonne, während die aus Gas und Eis bestehenden Gas- oder Eisplaneten weiter von der Sonne entfernt sind.

Die Erde ist der größte der vier terrestrischen Planeten im Sonnensystem, ihre Masse beträgt jedoch nur ein 330.000stel der Sonnenmasse. Alle Elemente des Universums wurden auf der Erde entdeckt. Bisher wurden im Universum keine Elemente gefunden, die nicht auch auf der Erde vorkommen. Die Elemente mit der höchsten Häufigkeit auf der Erde sind: Eisen (32,1 %), Sauerstoff (30,1 %), Silizium (15,1 %), Magnesium (13,9 %), Schwefel (2,9 %), Nickel (1,8 %), Kalzium (1,5 %) und Aluminium (1,4 %). Diese acht Elemente machen 98,8 % der Elementhäufigkeit auf der Erde aus, die restlichen 1,2 % verteilen sich auf 110 weitere Elemente.

Wenn ein Planet entsteht, entsteht er durch die Kollision und Kondensation verschiedener Fragmente und wird wie ein Schneeball immer größer. Mit zunehmender Masse und Volumen wird seine Schwerkraft immer stärker und er absorbiert sämtliche Trümmer in der gesamten Umlaufbahn auf sich. In den frühen Stadien der Planetenentstehung befand sich der gesamte Planet aufgrund von Kollisionen zwischen kleinen Himmelskörpern in seiner Umlaufbahn und dem Einschlag einer großen Zahl von Meteoriten in einem geschmolzenen Zustand.

Nachdem ein Planet entstanden ist, beginnt er langsam abzukühlen und auf seiner Oberfläche bildet sich nach und nach ein Gesteinskreis, der auf der Erde als Erdkruste bezeichnet wird. Aufgrund der Auswirkungen der Schwerkraft und Rotation sanken während der Schmelzperiode des Planeten schwerere Elemente wie Eisen und Nickel in größere Tiefen und zum Erdmittelpunkt. Daher unterscheidet sich die Elementhäufigkeit der Erdkruste von der der gesamten Erde.

Die durch wissenschaftliche Messungen berechnete Häufigkeit der Elemente in der Erdkruste beträgt ungefähr: Sauerstoff macht 46,6 % aus, Silizium 27,72 %, Aluminium 8,2 %, Eisen 5 %, Kalzium 3,63 %, Natrium 2,83 %, Kalium 2,59 %, Magnesium 2,09 %, Titan 0,44 %, Wasserstoff 0,14 %, Phosphor 0,12 %, Mangan 0,10 %, Fluor 0,08 % usw. Die Häufigkeit dieser 13 Elemente macht 99,54 % der 118 Elemente aus, und die restlichen 105 Elemente können sich nur die restlichen 0,46 % teilen.

Der sogenannte Stein ist ein vages Konzept. Tatsächlich handelt es sich um Gesteinsfragmente mit einer relativ komplexen Zusammensetzung. Zu den Gesteinen der Erde zählen hauptsächlich magmatische Gesteine, Granit, Basalt, Andesit, Sandstein, Quarzit usw. Die Fragmente dieser Gesteine ​​werden als Steine ​​bezeichnet. Ihre Hauptbestandteile sind Sauerstoff, Silizium, Kalzium usw., außerdem enthalten sie einige andere Elemente. Die Häufigkeit der Elemente variiert je nach Herkunft.

Die im Weltraum schwebenden Asteroiden bestehen aus Gestein und Eis. Einige sind Überbleibsel aus der Frühzeit der Entstehung des Sonnensystems, andere sind beim Einschlag von Himmelskörpern zerbrochen und weggetrieben. Ihre Zusammensetzung ist dieselbe wie die des Sonnensystems, aber die Zusammensetzung der einzelnen Bestandteile ist aufgrund unterschiedlicher Entstehungsursachen unterschiedlich.

Die Entstehung und Entwicklung aller Sternensysteme im Universum verlaufen in etwa gleich, sodass die Entstehung der Steine ​​im Sonnensystem auch als die Entstehung der Steine ​​im Universum angesehen werden kann. Das ist alles zu dieser Frage. Wenn Sie Fragen haben, hinterlassen Sie bitte eine Nachricht im Kommentarbereich. Willkommen zur Diskussion, danke fürs Lesen.

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