為什麼地球上幾乎找不到43號元素？

地球上元素的由來

1869年，俄羅斯化學家門捷列夫創立了著名的元素週期表，將已經發現的元素，按照原子量遞增的遞增順序，對這些元素進行了規律性的排列，並且在週期表中，給未發現的元素預留了空位，從而奠定了人類對元素認知的基礎，為後來人們深入瞭解元素的奧秘、預測、探索和發現新元素提供了遵循。

目前，元素週期表中的元素類別已經擴充套件到118個，共分為7個週期和16個族。其中95號元素鋂開始，一直到118號為止，這些元素都具有不同程度的放射性，而且半衰期極短，在自然界中的存在數量非常稀少而且不能穩定存在，所以這些元素只能透過人造的方式獲取。隨著元素原子量的逐漸增大，原子核將變得越來越不穩定，所以118號元素之後新元素的發現，難度也越來越大。

縱觀地球上天然存在的諸多元素，共來源都指向宇宙的形成、發展和演化。因為地球的誕生取決於組成物質的聚合，而這些物質又都來源於宇宙，這裡麵包括幾個關鍵程序：

一是恆星。恆星內部無時無刻不在發生著核聚變反應，在核聚變過程中，輕元素逐漸演變為重元素。不同質量的恆星，由於內部核聚變的程度不同，因此最終能夠生成的重元素也不一致，當新形成的元素原子序數達到一定程度以後，再新生成更重的元素所需的能量，要比核聚變釋放的能量還高，那麼恆星的核聚變就會終止，恆星的壽命也就達到了盡頭。由於鐵元素的比結合能最高，所以大質量的恆星，其核心最終能夠合成的元素，最多也只能進行到鐵這一步。

二是超新星爆發。大質量恆星在進入生命尾聲之後，由於內部核聚變停止，外部物質在巨大引力作用下，會急劇向核心坍縮，在撞擊到核心後，會形成強大的反彈激波，將恆星外部物質推離出恆星，形成壯觀的超新星爆發，同時釋放巨大的能量。那些以鐵為基底的被拋撒出去的物質，在巨大能量加持下，快速地俘獲時同釋放出來的中子流，使中子進入到重元素的原子核內，從而形成原子序數更大的重元素。快中子俘獲過程，也是宇宙中比鐵更重元素的主要來源之一。

三是中子星合併。由於超新星爆發所經歷的時間較短，中子流的數量不足以在這麼短的時間能推動形成足夠多的重元素。而在兩顆中子星合併過程時，由於聚合的時間長、釋放的能量大、釋放的中子流強度高，因此在中子星合併時，透過快中子捕獲所合成的重元素，要比超新星爆發數量更多、原子序數更大。

失蹤的“43”號元素

門捷列夫在創立元素週期表後，剛才提到了，他刻意在一些原子序數沒有連線起來的地方插入了空格，由於元素性質在族類中具有相似性，從而為以後新發現元素預留了空間，並且門捷列夫透過研究，也預測出了若干空缺的元素性質。

在隨後的幾十年時間裡，諸多科學家透過大量的探索、發現和研究，那些空出來的位置逐漸都被補上了，但是很長時間以來，僅剩下了42號元素鉬和44號元素釕之間的空位沒有補上。全世界的化學家們為此絞盡了腦汁，也沒有找到什麼好的辦法。

如果43號元素找不到，那麼元素週期表的排列順序和規律，長期以來人類對元素性質的理解都將會受到極大的衝擊，甚至出現顛覆性的問題。

到上世紀20年代，一些德國科學家在研究時發現，在元素週期表中，同一族的過渡型金屬的第二行元素，與第三行元素通常情況下都是“形影不離”的，在自然界的岩層中往往出現伴生的情況，比如鉬和鎢，通常都是在一個巖礦中發現它們。

這給當時的科學們極大的鼓舞和信心，因為按照這樣的規律，在鉑礦和鈮礦中可能會存在著43號元素。然而，科學家們在鉑礦中始終是一無所獲，而在鈮礦中意外地發現了75號元素錸，同時捕捉到了43號元素的痕跡。可惜的是，科學家們剛一發現43號元素，它就消失得無影無蹤，根本沒有時間讓科學家們進一步來了解它的性質。在此後的十多年時間裡，科學家們始終在這方面始終沒有什麼突破，43號元素就像隱身了一樣，被當時的人們稱為“失蹤的元素”。

43號元素的正式發現

事情在1937年發現了轉機。當年，義大利化學家卡洛·佩裡埃以及核物理學家米利奧·塞格雷，在鑑定從美國運來的粒子加速器樣本時，正式發現了43號元素的身影。而這些粒子加速器樣本，是在之前的粒子加速器中，用亞原子來轟擊鉬原子核而得到的。

在威力強大的中子轟擊下，鉬原子核內“溜進來”一箇中子，從而使其質子數量增加了1個，從42個變成43個，從而翻身實現了華麗的轉變，演變為43號元素。科學家們瞭解到這一途徑之後，將43號元素命名為“鎝”，在希臘語中代表“人造”的意思。

此後，科學家們對鎝及其同位素的性質進行了深入的研究，發現它們都是放射性物質，其中放射性最長的同位素，也只有幾百萬的時間。而地球的形成時間已經有46億年，太陽系的形成時間也有50億年，即使在太陽系和地球的形成早期，有一定量的鎝元素，那麼經過漫長的時間，這些鎝元素已經衰變得微乎其微，在地球上找不到它們也就理所應當了。

其實，在宇宙空間中，存在著一類處於特殊階段的恆星，其中的鎝元素或許會達到比較“可觀”的水平，這種恆星就是紅巨星。這類恆星是在結束主序期階段以後，在體積膨脹的過程中，將會發生慢中子捕獲，恆星內部額外的中子與核聚變所產生的重元素髮生作用，從而形成較重的元素，由於這種作用的過程，相對於超新星爆發時的快中子捕獲要慢得多，因此被稱為慢中子捕獲，在特定的階段，紅巨星內部或許會形成一定丰度的鎝元素聚集，這類恆星也被稱為鎝星。