Machbarkeit außerirdischer Metalle?

Wären in einem Science-Fiction-Universum, in dem der Mensch die Fähigkeit hat, unser Sonnensystem zu verlassen, Metalle oder Legierungen möglich, die über unsere hinausgehen? Oder zumindest im Rahmen der vernünftigen Möglichkeiten? Wie der Titel und das Setup andeuten, würden diese Metalle natürlich von weit draußen zwischen den Sternen stammen.

Niemals explizit detailliert, bis auf ein oder zwei Details, um eine direkte Konfrontation mit den Gesetzen der Physik zu vermeiden. Damit meine ich, dass es keine seitenlangen Beschreibungen von ihnen gibt. Nur ein direkter Vergleich mit einem Metall oder Metallen, die tatsächlich existieren. IE; doppelt so schwer wie Blei und ansonsten identisch. Ein Zehntel des Gewichts von Titan, mit scheinbar allen Vorteilen von Titan, nur dass es sich wie Stahl verhält. Nur zwei Beispiele. Natürlich würden diese Metalle von relativ häufig für Legierungen wie dem schwereren Blei bis zu seltenen wie Hühnerzähnen reichen.

Das müssen vielleicht nicht einmal mehr als ein paar neue Elemente sein, die sie für Legierungen verwenden könnten. Die Verwendung von hochentwickelten Legierungen, um das gleiche Ergebnis zu erzielen, könnte tatsächlich besser sein, da ich ihre genaue Zusammensetzung nicht definieren muss. Ein bisschen mehr Spielraum, bevor wir einen Punkt erreichen, an dem wir die Physik ignorieren, wie es die meisten Science-Fiction-Filme bis zu einem schädlichen Extrem tun. Ich versuche zu vermeiden, die Vernunft in den Wind zu schlagen, obwohl eine vernünftige Aufhebung des Unglaubens in Ordnung sein könnte.

Was fragst du? within the suspension of disbelief could they exist?Natürlich. Never explicitly detailed except for a detail or two...Jetzt ist es egal. Sie können technobabble immer als Variablennamen für ein nicht vorhandenes Objekt verwenden. Would such metals be possible or would they break the laws of physics entirely?Da Sie nur ein oder zwei Details definiert haben, woran können wir das erkennen? the use of alloys might actually be betterwas gerade deine Frage überholt hat. Das SE-Modell ist eine spezifische Frage/eine beste Antwort. Stellen Sie eine Frage. Sei genau. Was fragst du?
Ich habe es umformuliert, um es klarer zu machen, und hoffe, dass ich diesmal meine Worte besser wähle.
OK. Das hast du sehr gut gemacht und das weiß ich zu schätzen. Ich habe meine enge Abstimmung zurückgezogen und für die Wiedereröffnung gestimmt. Es ist erwähnenswert, dass es Ihre Option ist, die Zahlen im Periodensystem der Elemente einzutragen, es sei denn, Sie gehen den Weg des Fantasy-Materials (auch bekannt als Kryptonit), wo es auf der Erde im Grunde undefiniert ist und nur durch das beschrieben wird, was es mit Superman macht . Mit anderen Worten, Ihre Metalle müssen ein Atomgewicht von mehr als 118 haben und andere Beschränkungen, über die Chemiker mehr wissen würden. Suchen Sie diesen Detaillierungsgrad? (Es ist fast erforderlich, wenn die Machbarkeit getestet wird.)
Einfach nur zu wissen, dass es direkt gegen das Periodikum wäre, ist eine Antwort in einer Form. Damit bleiben entweder das Ignorieren der Physik oder eine nicht spezifizierte Legierung / höhere Verfeinerung als die einzigen beiden Optionen. Und wenn die höhere Veredelung von Außerirdischen weitergegeben wurde, wäre das der Grund, warum sie informell als Sternenmetalle bekannt sind.
Sie könnten etwas von der stabilen Insel finden, wenn sie die Überreste eines ausreichend seltsamen natürlichen Vorkommens finden. Ich bin mir jedoch nicht sicher, ob irgendetwas auf der Insel ein Metall ist. . en.wikipedia.org/wiki/Island_of_stability
Könnte man mit Atomen aus exotischen Baryonen nicht mit der Hand winken?

Antworten (7)

Wie die anderen Antworten gesagt haben, nur mit reinen natürlich vorkommenden Materialien, nein.

Aber warum sich auf natürliche Materialien beschränken?

Aus Wikipedia :

Ein Metamaterial ist ein Material, das so konstruiert ist, dass es eine Eigenschaft hat, die in natürlich vorkommenden Materialien nicht zu finden ist ... Metamaterialien leiten ihre Eigenschaften nicht von den Eigenschaften der Grundmaterialien ab, sondern von ihren neu gestalteten Strukturen. Ihre präzise Form, Geometrie, Größe, Ausrichtung und Anordnung verleihen ihnen ihre intelligenten Eigenschaften, die in der Lage sind, elektromagnetische Wellen zu manipulieren: durch Blockieren, Absorbieren, Verstärken oder Biegen von Wellen, um Vorteile zu erzielen, die über das hinausgehen, was mit herkömmlichen Materialien möglich ist.

Vantablack beispielsweise ist eine Oberfläche aus vertikal ausgerichteten Nanoröhren, die praktisch kein Licht reflektieren. Akustische Metamaterialien können Geräusche blockieren und gleichzeitig Luft durchlassen.

Ihre Astronauten-Bergleute graben nicht durch Gestein nach natürlichen Materialien – sie sammeln die im Überfluss hergestellten Materialien einer längst ausgestorbenen außerirdischen Rasse, deren Technologie unserer eigenen zehntausend Jahre voraus war.

Wir wissen nicht, warum sie ausgestorben sind, aber das Klima ihres Planeten bedeutet, dass ihre riesigen Metropolen erstaunlich gut erhalten sind. Wir wissen sicherlich nicht, wie sie ihre wolkenkratzerhohen Gebäude hergestellt haben, die Funksignale nicht blockieren, oder die federleichten Metalle, aus denen ihre Flugmaschinen hergestellt wurden. Wir wissen nicht, warum ihre Schneidwerkzeuge nie ihre Rasierklinge verlieren oder warum ihre Bergbaubohrer zehnmal so hart wie Diamant sind. Das supraleitende Material in ihren seltsamen Quantenfahrzeugen schwebt ohne Unterkühlung, und wir können es nicht erklären.

Vielleicht werden wir ihre Geheimnisse in den kommenden Jahrhunderten lüften, aber bis dahin können wir nichts auch nur annähernd machen. Sie als Autor müssen sicherlich nicht erklären, wie eine dieser Legierungen funktioniert. Es wäre seltsam, wenn Sie könnten.

Erstaunliche Antwort! Daran hatte ich wirklich nicht gedacht.
Glaubst du, die Tanzhose dieser längst ausgestorbenen außerirdischen Rasse könnte mir passen? Und vielleicht sind einige noch in den unzerstörten Ruinen? Denn stell dir vor, wie toll mein Tanzen in diesen supergekühlten Hosen wäre!

Nein, im Periodensystem ist kein Platz

Ein Bild, das das Periodensystem der Elemente darstellt https://www.bbc.co.uk/news/science-environment-47008289

Wie Sie auf dem Bild sehen können, hat jedes Element eine Ordnungszahl im Bereich von 1 bis 118. Es gibt jedoch keinen Platz für Zahlen zwischen Eisen (FE-Nummer 26) und Wolfram (W-Nummer 74), alles atomar Zahlen repräsentieren andere bekannte Elemente.

Obwohl technisch gesehen nach Nummer 118 mehr Platz ist, ist es für Sie leider sehr unwahrscheinlich, dass das Element stabil ist oder die gewünschten Eigenschaften hat. Außerdem kennen wir vielleicht nicht einmal seinen Aggregatzustand. Im Gegensatz zu dem, was in den Schulen gelehrt wird, gibt es tatsächlich 6 Materiezustände: fest, flüssig, gasförmig, Plasma und zwei weitere (die letzten beiden kenne ich nicht, da sie außergewöhnlich lange und schwer zu merkende Namen haben). Wie auch immer, das ist nebensächlich, mein Punkt ist, dass selbst wenn wir ein Material entdecken, das dem ähnelt, was Sie beschreiben, es wahrscheinlich instabil, radioaktiv und bei jeder brauchbaren Temperatur nicht einmal ein Feststoff ist.


Sie können jedoch möglicherweise Nanomaterialien verwenden

Vor ein paar Jahren besuchte ich ein Labor, in dem die Wissenschaftler praktische Anwendungen von Nanomaterialien untersuchten. Werden bekannte Elemente auf die Größe von Nanopartikeln reduziert, können sie sich ganz anders verhalten als bei größeren Materialmengen. Sie fanden zum Beispiel heraus, dass Gold, wenn es verkleinert wird, seine Farbe ändert und schließlich unsichtbar wird.

Die letztendliche Verwendung dieser Forschung bestand darin, zur Entwicklung der Nanotechnologie beizutragen. Die dortigen Forscher, die wiederum Gold als Beispiel verwendeten, erklärten, dass man durch die Verwendung von Gold-Nanopartikeln einen Computer herstellen könnte, der flach sei, aber man ihn hochheben, um sein Handgelenk biegen könne und immer noch funktionieren würde. Der Zweck davon wäre, so etwas wie eine intelligente Uhr oder ein Telefon auf Ihrem Arm zu erstellen (ähnlich dem Omni-Tool von Mass Effect). Es gab andere Anwendungen dieser Materialien, wie die Herstellung von Nanomaschinen, um Medikamente in Ihren Blutkreislauf zu verabreichen oder Infektionen zu bekämpfen (ähnlich wie es weiße Blutkörperchen tun).

Wenn Sie dies auf Ihre Frage anwenden, ist es möglicherweise möglich, Nanopartikel bestehender Elemente zu verwenden, um hochentwickelte Materialien herzustellen. Möglicherweise können Sie sogar eine auf Nanopartikeln basierende Legierung herstellen, um das gewünschte Material herzustellen.

Es gibt wissenschaftliche Arbeiten, die behaupten, dass es bei vielen hundert Protonen andere stabile Plateaus geben könnte
@Andrey Stimmt, aber wie gesagt, es ist unwahrscheinlich, dass man einen passenden findet, selbst wenn es sie gibt. Bisher glaube ich nicht, dass es konkrete Beweise dafür gibt, da solche Elemente noch nicht entdeckt wurden. Wir könnten zwar eine fundierte Vermutung anstellen, was die Eigenschaften solcher Elemente sein würden, aber bis sie entdeckt werden, gibt es keine Möglichkeit, diese Vermutungen tatsächlich als richtig zu beweisen.

Sie würden wahrscheinlich nicht existieren, aber Sie könnten mit einem oder zwei davonkommen.

Das Problem liegt in Mendeleevs Tabelle: Alle Substanzen sind durch die Anzahl der Protonen Z in ihrem Kern definiert, und wir wissen, welche Substanzen mit N Protonen erzeugt werden, wobei N zwischen 1 und 115 liegt. Wir wissen auch, dass der Atomkern ungefähr ab einem bestimmten Punkt zu groß wird, als dass die starke Kernkraft ihn zusammenhalten könnte.

Ab einem gewissen Z sind Atome also instabil; und mit niedrigeren Zs wissen wir, was wir bekommen würden, und es ist kein "Star Metal". Mit anderen Worten, Ihr Sternenmetall hat keinen "Slot", an dem es existieren könnte.

Es scheint jedoch eine "Insel der Stabilität" mit Substanzen zu geben, die sich nicht fast sofort selbst zerstören, sondern einige Sekundenbruchteile dauern, bevor sie sich auflösen.

Sie könnten daher eine weitere Stabilitätsinsel mit Z jenseits von 130 (sagen wir) postulieren , wo unvorhergesehene und nicht unbedingt erklärte "geometrische Eigenschaften" es einer oder zwei Substanzen ermöglichen, fast unbegrenzt stabil zu sein. Diese Substanzen wären mit ziemlicher Sicherheit Metalle, unglaublich dicht – mehr als Blei oder Uran, möglicherweise mehr als Osmium; weich und formbar, anständige Stromleiter.

Der Grund, warum sie nur im Weltraum existieren, ist, dass die Energie, die zu ihrer Herstellung benötigt wird, immens ist – sogar mehr als Schwermetalle. Diese "superschweren Metalle" erfordern eine Hypernova-Explosion , um in einer signifikanten Menge erzeugt zu werden.

Eine relevante Verwendung solcher Metalle ist allerdings weniger klar ausgestaltet. Sie brauchen etwas, das nur außerirdisches Phlebotin tun kann, etwas äußerst Wertvolles - genug, um tausend Raumschiffe zu starten, um es von abgelegenen, feindlichen Orten aus abzubauen.

Vielleicht irgendeine seltsame chemische Eigenschaft – wer weiß, ein Katalysator mit der Fähigkeit, phasenweise elektrische Energie direkt in präzise, ​​kundenspezifische chemische Bindungen zu übertragen. Dies könnte der einfachste Weg sein, eine verschmutzte Erdatmosphäre zu reinigen, bei der Kohlenstoff und Stick-/Schwefeloxide ausfallen (stellen Sie sich ein Sieb vor, durch das enorme Luftmengen ungehindert strömen – und dabei geräuschlos einen unmerklichen schwarzen Diamanten, Ruß oder Fullerenpulver absondern, das abfällt geschrubbt).

Oder sie könnten eine unerklärliche, unglaubliche Zugfestigkeit haben (entweder allein oder in Kombination mit, sagen wir, Kohlenstoff-Nanoröhrchen). Dies würde sie unglaublich wertvoll für den Bau von Weltraumaufzügen machen, die wiederum billige (denken Sie 100x oder sogar 1000x) und umweltfreundliche Weltraumstarts ermöglichen (dies geschieht in Timothy Zahns Spinneret ) .

Oder sie könnten die wesentliche Komponente für Goldberg-Quantenresonatoren sein , Geräte, die in der Lage sind, präzise, ​​winzige und kontrollierte Energiemengen in einem Radius von etwa einem Fuß zu messen und zu übertragen. In Verbindung mit einem ausreichend leistungsstarken Computer können diese Geräte in wenigen Stunden oder Tagen, je nach behandeltem Volumen, nicht nur Krebs, sondern auch das Alter heilen (sie wären eine miniaturisierte Version der Effektoren von Iain M. Banks' Culture, die manipulieren können Materie auf atomarer Ebene bis in die vierte Dimension). Die Dauer einer Behandlung (Sie müssen Billionen umschreibenvon Zellen in einem Körper) würde bedeuten, dass der einzige praktische Weg, mehr Menschen in ihrem Leben zu verarbeiten, darin bestünde, mehr Geräte zu bauen, aber dazu braucht man Weltraummetall für die "Aufzeichnungsköpfe". Selbst die seltenen Metalle der Erde erlauben nicht die erforderliche Präzision, wodurch die Maschinen Milliarden wert sind und ihre Dienste an den Meistbietenden versteigert werden (etwas Ähnliches, abzüglich des Weltraummetalls, kommt in EC Tubbs STAR Flight vor ) .

Andere Möglichkeiten - muss es ein Metall sein? Oder ein "natürliches" Ereignis?

Weltraumeisen kann sich nicht von Erdeisen unterscheiden, weil Eisen überall Eisen ist (das ist die Prämisse von „Omnilingual“ von H. Beam Piper).

Verbundmaterialien können jedoch in einer viel größeren Vielfalt von Konfigurationen existieren, von denen einige auf der Erde möglicherweise nicht existieren. So könnte zum Beispiel das Strahlungsspektrum einer weit entfernten Sonne gewöhnliche Baumwolle in ein exotisches Material verwandeln, das zu teuer ist, um es anderweitig zu reproduzieren (das ist Isaac Asimovs The Currents of Space ).

Oder Drogen. Da ist viel Spielraum.

Keine Notwendigkeit, über das Periodensystem und die Gesetze der Physik hinauszugehen. Verschieben Sie einfach die Umgebung, um einige interessante exotische Beispiele zu erhalten:

  1. Metalle, die auf der Erde in reiner Form nur als Kuriositäten existieren, weil sie bei Kontakt mit Sauerstoff oder Wasser schnell korrodieren oder völlig explodieren: Natrium, Kalzium, Kalium, Rubidium usw. In einer inerten Atmosphäre oder im Vakuum können sie natürlich bestehen bleiben. Calcium wäre als leichter Leiter verwendbar (es hat ein besseres Leitfähigkeits-/Gewichtsverhältnis als Aluminium). Es gibt auch eine interessante Legierung aus Natrium und Kalium (NaK), die bei Raumtemperatur flüssig ist.
  2. Viele nichtmetallische Elemente oder sogar Moleküle wie Wasser haben bei extremen Drücken eine metallische Form, wie z. B. im Inneren von Gasriesenplaneten.
  3. Technetium ist ein Metall, das auf der Erde nicht natürlich vorkommt, da es in Millionen von Jahren zerfällt. Es wurde nur von Menschenhand hergestellt und es ist nicht praktikabel, große Mengen herzustellen. Aber interstellare Entdecker könnten Orte erreichen, die durch die jüngste Supernova-Explosion angereichert wurden, wo es abgebaut werden könnte. Es wurde festgestellt, dass es Stahl Seewasserbeständigkeit verleiht, wenn es in kleinen Mengen hinzugefügt wird.

Ja und nein.

Nein. Die im Periodensystem der Elemente definierten Elemente werden ziemlich universell sein und Sie werden kein magisches neues Element finden, wie Sie es beschrieben haben. Nur weil es sich an einem anderen Ort im Weltraum befindet, widerspricht es nicht den Gesetzen der Physik (es sei denn, unsere Interpretation der Gesetze der Physik ist natürlich falsch).

Ja. Die wahrscheinlichste Situation ist, dass außerirdische Spezies Super-Allows und Keramik verwenden werden, über die wir noch nicht gestolpert sind. Es gibt eine unendliche Anzahl von Mischungen und Übereinstimmungen, die erstellt werden könnten, die wir einfach noch nicht ausprobiert haben. Sind diese einmal identifiziert und eine geeignete Bauweise geschaffen, würden sie einfach wie jedes andere neue Material in die Gesellschaft integriert. ZB Stahlbeton, Kunststoffe, Metalle

Magisch Ja. Natürlich ist es durchaus möglich, Magie oder Fantasie zu verwenden, um Supermetalle zu erschaffen. Viele Welten tun dies bereits, weil es einem sehr einfachen Denkprozess folgt. Wenn Eisen +1 ist, dann ist das nächste Metall +2, dann das nächste +3, das nächste +4 und so weiter. Eine lineare Folge von zunehmend stärkeren Metallen, die nicht im Periodensystem existieren, wird von zwielichtigen Wissenschaftlern hergestellt, die ihre Arbeit nicht dokumentieren oder aufzeichnen und anscheinend über unendliche Mittel ohne Aufsicht verfügen. Sie tauchen auch gerne in die mystischen Elemente ein, wie das Herz eines Sterns (Wasserstoff oder Helium?) oder Meteore aus dem Weltraum (Adamantium) oder irgendeinen chemischen Hokuspokus. Magische Elemente unterliegen keinen Gesetzen, die sie einschränken. Es hängt alles davon ab, wie viel das Publikum bereit ist zu akzeptieren, was in einigen Fällen dazu führt, dass Galaxien als Wurfsterne verwendet werden.

Wenn Ihr Material radioaktiv sein darf, könnte es immer noch mit der Aufhebung des Unglaubens vereinbar sein, die Existenz einiger Stabilitätskerne zu postulieren, die heute im Sonnensystem nicht beobachtet werden, weil sie Halbwertszeiten in der Größenordnung von wenigen haben Millionen Jahre. Man könnte annehmen, dass kleine Mengen solcher Elemente regelmäßig von Supernovae produziert werden und dass man sie in jungen Sonnensystemen abbauen kann, die sich nach einer kürzlichen Supernova gebildet haben. Ich bin kein Astronom, aber ich glaube nicht, dass die spektralen Eigenschaften der hypothetischen Insel der Stabilitätselemente bereits so gut eingegrenzt wurden, dass eine Spektralanalyse der Supernova-Überreste dies ausschließen würde. Ich würde auch annehmen, dass, wenn die Produktionsraten solcher Kerne einigermaßen niedrig sind,

Zusätzlich zu den in einer anderen Antwort erwähnten Alien-Tech-Metamaterialien ist es durchaus möglich, sich vorzustellen, dass eine außerirdische Biosphäre Materialien hervorbringen würde, die wir nicht künstlich reproduzieren können, und dass wir die Organismen, die diese Materialien auf der Erde herstellen, nicht züchten können. So kann es beispielsweise sein, dass die riffbildenden Lebewesen von Ong'azur nur in ihrem Heimatmeer mit einem 30-stündigen Tag-Nacht-Zyklus bei einer Temperatur von 200° C wachsen, wobei das Meer durch einen atmosphärischen Druck von 100 bar flüssig gehalten wird . In diesem Fall können wir möglicherweise einige Exemplare auf der Erde in einem Labor untersuchen, aber sicherlich nicht in dem Umfang, der für die kommerzielle Ernte ihrer wertvollen Muscheln erforderlich ist.

(Sie müssten die Raumfahrt/den Bergbau auf Ong'azur immer noch irgendwie sehr billig oder das Material sehr wertvoll machen, um dies glaubwürdig zu machen. Aber das ist ein anderes Problem.)

Vielleicht, je nachdem, wie sehr Sie Ihre Wissenschaft wollen

Wenn Sie eine meiner anderen Antworten abschreiben, können Sie dies umgehen, indem Sie das Periodensystem in die dritte Dimension erweitern. Haben Sie eine seltene, exotische Quark-Formation, die den Platz eines Protons im Atomkern einnehmen kann. Dieses Teilchen (nennen wir es ein Deion) hat die gleiche Ladung wie ein Proton, aber eine andere Masse und könnte andere unterschiedliche Wechselwirkungen haben (hat Masse, aber die Schwerkraft hat keine Wirkung, absorbiert Photonen und emittiert etwas anderes usw.). Und je mehr Deionen statt Protonen ein Atom hat, desto größer ist die Wirkung.

Woher Deionen kommen, könntest du mit der Hand schwenken oder eine seltene Wechselwirkung erfinden (wenn ein geladenes Quantenfilament und ein Schwarzes Loch zwischen fünfzehn und achtzehn Sonnenmassen sich sehr lieben, haben sie eine besondere Art der Umarmung ... ).