稀有？

稀土元素在很大程度上并不罕见。但这让我好奇:如果稀土元素实际上并不那么稀有，那么什么元素才是稀有的呢?

地球上最稀有的元素是什么?声明一下:我将只讨论地壳中自然存在的元素，而不是地幔或地核。我这样做，是因为地壳以下的任何东西对我们来说都是完全不可接近的，无论是采矿还是研究。我们挖过的最深的洞，是科拉超深钻孔，超过12000米。虽然这是非常深的，但是地壳可以达到4万米深。这意味着，科拉超深钻孔可能还没到一半就不得不停止，因为来自地幔的热量对采矿机器造成了太大的破坏。

正因为如此，我们实际上没有任何关于地壳之外的东西的精确测量。即使是来自地幔的熔岩，大部分也是由地壳的物质构成的，这些物质刚与地幔接触就融化了。因此，在现实中，熔岩对地壳之外的东西几乎没有提供什么洞见。我们最好的估计是，核心是89%的铁，5.8%的镍，和4.5%的硫，剩下的0.7%通常被标记为“微量元素”，这基本上意味着“我们真的不知道”。因为我们感兴趣的是那些微量元素，在这篇文章中，我们只需要看地球的一部分，我们可以彻底研究的部分:地壳

首先，在地壳中发现的最丰富的元素是氧。虽然大多数人可能会想到大气和我们呼吸的东西，但当听到氧气时，它更常见的形式是地壳中的岩石氧化物。事实上，地壳中所有最常见的岩石类型都是氧化物。二氧化硅是最常见的，也是沙子和石英等物质中的主要化合物。其他非常常见的氧化物包括:氧化镁、氧化铁、氧化铝和氧化钙。很有可能，如果你在地球上看到一块岩石，它含有大量的氧，不是气体，而是氧化物。总的来说，地壳中的氧含量为46.5%，是的仅地壳就有近一半是氧。

这10种最常见的元素加起来占地壳中所有元素的99.3%！

就像核心中最常见的3个元素一样。第十大最丰富的元素是氢，一开始我很惊讶。我的意思是，钛的含量只有百万分之1400，是氢含量的4倍。氢原子的原子序数为1，是现存最简单的元素。大爆炸之后，宇宙中只有氢。直到今天，氢仍然是宇宙中最常见的元素，占所有物质的74%。所以你可能会认为这在地球上也很常见，从技术上讲确实如此。然而，情况并非总是如此，你需要知道，它并不像宇宙中其他地方那么丰富。当地球刚刚形成时，氢大约占大气的40%。但是因为氢是如此的轻，大部分氢都漂浮到地球大气层的最上层。那里的气氛逐渐消失在空旷的空间里。随着时间的推移，氢真的飘到了外太空。这个过程一直持续到今天，即使是现在，地球每年也会损失大约9.5万吨的氢，而这些氢正是从地球泄漏到太空的。好吧，我已经讨论氢太久了！

碳是第17个最丰富的元素。这很有趣，因为碳是地球上所有生命的基本元素。是人体中第二丰富的元素，仅次于氧。然而今天，地壳中的碳含量只有0.02%。在碳下面，在地球上第25常见元素的位置，我们有铈，我们将看到的第一个稀土元素。它以百万分之66.5的比例存在，再次证明，并不是所有的稀土元素都那么稀有。下面还有一些稀土元素。比如钕为41.5 /百万，镧为39 /百万，钇为33 /百万，钪为22 /百万。在所有这些稀土元素的正下方是氮。这意味着占我们呼吸的空气中78%的氮比某些稀土元素更稀有，只有19/百万。

地球上自然存在着94种元素。这意味着第47个最丰富的元素恰好在中间，恰好是铪，以百万分之三存在。我不知道，我也没什么可说的了。我只是觉得这是个很好的巧合。在铪的正下方是铀，在地壳中含量仅为百万分之2.7。但是在铀下面便是锡，只有百万分之2.3。这意味着锡纸(不是铝箔，而是真正的锡纸)是由比大多数核反应堆的燃料更稀有的材料制成的。铽的含量为百万分之1.2，是另一种稀土元素，在最常见的稀土元素中排名第59位。

或者，在这一点上，我应该说是地球上最稀有的35种元素。这也是最后一个在地壳中以百万分之一的比例存在的元素。这意味着在铽之后的34种元素中，即使你随机调查了地壳中的100万个原子，你也可能找不到一个。比这还要稀有一点，我们有银，地球上第26种最稀有的元素，含量为百万分之0.075。这让人印象深刻，直到我们再往下一点找到氦。

严格来说，它是地球上第22种最稀有的元素，只以百万分之0.008存在。在宇宙的其他地方，氦是第二丰富的元素，仅次于氢。它在太空中占宇宙质量的24%，氦是由恒星中心的核聚变过程产生的。这意味着恒星是大型氦工厂。这也意味着，基本上我们从太阳获得的所有能量，都是数十亿吨氢的产物，它们被聚变成氦。但在地球上，几乎不可能找到。这主要是由于相同的过程，导致氢从大气层的上层泄漏到太空，但实际上氦的情况更糟。你看，氦是第一种我们称之为“惰性气体”的气体。也就是说，它并不想和其他元素反应形成化合物。由于无法形成更重的化合物，氦一直是一种非常轻的气体，容易进入太空。事实上，氦在地壳中存在的唯一方式就是通过放射性同位素的衰变，比如铀和钍。所以从技术上讲，生日气球充满了放射性衰变的产物。它在地球上比银更稀有。

排在第20位的稀有元素是铂金，而第19位的是黄金，分别为百万分之0.005和0.004。

这很奇怪，因为通常在游戏和其他东西中，铂金总是排在黄金之后，似乎它们更有价值。其实黄金更值钱，也更稀有。我不知道为什么人们似乎认为它不是。有意思的是，就在这两个元素的正上方，是第21个最稀有的元素氖。它的含量仅略高于铂金，为百万分之0.0051。这意味着当你看到一个霓虹灯，如果它里面真的有霓虹灯，它实际上是由一种和地球上的铂一样稀有的元素填充的。

但是现在，我们开始研究非常稀有的元素。在地球上最稀有的10种元素中，恰好有10种是放射性的，这一点很重要。因为这些元素都没有稳定的同位素，如果给它们足够的时间，它们都会衰变成更基本的元素。考虑到地球上大约有45亿岁的年龄，所有这些元素都经历了很长时间的衰变，直到几乎什么都不剩。实际上，在地球这么低的水平上，只有4个能被可靠地测量到。在这些可测量的氡中，氡的含量最少，只有百万分之0.00000000004，这非常罕见，意味着在25千万亿个地壳原子中，你可能只能发现一个氡原子。但是，我们仍然有这个列表的下半部分，这意味着有6个元素比这个更稀有。

所有这些元素的丰度是如此之低，以至于它们只能通过已知数量的衰变为它们的其他元素来估计。在这个名单中是钷，这是迄今为止所谓的稀土元素中最稀有的。这种元素的不同同位素的半衰期从2年到17年不等。这在地质学上是非常短的。如果地球一开始有任何的钷，它可能已经完全消失了数十亿年。

据估计，目前地球上这种物质的含量不足600克。大部分是由铀的衰变产生的，也许还有一点铕。但是，我们仍然可以变得更稀有。根据目前的资料，地球上最稀有的元素是85号元素——砹。最稳定的砹同位素的半衰期从5个小时到8个小时不等，其稳定性甚至远不如钷。但是它的大多数同位素，总共有39个，半衰期只有1秒或更短。

这意味着现在存在的砹可能只存在于在这个时刻，昨天不存在，明天也不会存在，甚至可能在这个文章开始的时候都不存在。砹（astatine）这个名字来自希腊语“astatos”，字面意思是不稳定的。这也是对元素的一个相当象形的描述。砹是如此的不稳定，以至于我们对它知之甚少。以至于我们所有的关于砹的图片，实际上都不是砹。

我现在给你们看的图片之一。但这不是砹，这是一种叫做autunite的物质，在紫外线下会发出荧光。构成这种材料的元素之一是铀。有时会变成砹。在这块奥狄尼特岩石中，可能只有少量的砹原子。但这并没有真正阻止人们用我们可以收集和观察到的元素，来推测这个元素可能是什么样子的。砹属于元素周期表上被称为“卤族”的一类元素，它们的行为彼此相似。

卤族元素的颜色越深，它们就越重。

据预测，氯一开始是浅黄色/绿色，溴是红棕色，碘是暗灰色的紫罗兰色，astatine将遵循这种模式，可能是一种固体的黑色金属色。但是，如果有足够多的astatine原子被收集到一起供人类肉眼观察，由于它自身衰变产生的热量，这种物质会立即蒸发。目前地球上所有的砹都是大原子放射性衰变的结果。大部分是钍，铀，还有一点点镎。在任何时候，据估计地球上整体上存在的砹都少于1克。

从这个角度来看:地球作为一个整体，质量是5972 x 10^27克，甚至没有一克是砹的。但人类相当聪明，已经找到了人工生产少量砹的方法。用所谓的α(⍺)粒子轰击铋同位素209,它们基本上是氦原子的原子核,因此可以少量生成砹209年和211。我们通常一次能生产的最大量是86纳克。或者说是86×10^-9克。尽管它极度稀有，实际上有一个商业用途涉及砹。在放射性药物中使用astatine-211进行的研究和实验表明，它可以作为一种放射性示踪剂，用于治疗某些癌症。尽管科学家们已经将其他用途理论化，但实际上我们还没有真正能够对其中任何一种进行测试。