我们从哪里来?这是个哲学问题......
构成我们身体的化学元素从哪里来?这是个科学问题......
NASA的科学家,最近对构成我们这种碳基生命的元素来源,进行了科学分析,得出结论:
我们都来自于亿年前的宇宙焰火--宇宙大爆炸以及大爆炸之后诸多恒星绚丽焰火的产物。
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什么是宇宙大爆炸?
宇宙大爆炸是天文学家如何解释宇宙起源的方式。这个想法是宇宙开始时只是一个点,然后膨胀并伸展到现在的大小——而且它还在伸展!年,一位名叫乔治·勒梅特的天文学家有了一个伟大的想法。他说,很久以前,宇宙开始时只是一个点。他说宇宙伸展和膨胀到现在这样大,而且它可以继续伸展。仅仅两年后,一位名叫埃德温·哈勃的天文学家注意到其他星系正在远离我们。这还不是全部。最远的星系比靠近我们的星系移动得更快。这意味着宇宙仍在膨胀,就像勒梅特所想的那样。如果事情正在分开,那意味着很久以前,一切都已经靠近了。
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我们今天在宇宙中所能看到的一切——恒星、行星、彗星、小行星——一开始它们都不存在。哪儿来的呢?
当宇宙开始时,它只是炽热的微小粒子,混合着光和能量。这和我们现在看到的完全不同。随着一切扩大并占用更多空间,它冷却下来。微小的粒子聚集在一起。它们形成了原子。然后这些原子组合在一起。在很长一段时间内,原子聚集在一起形成了恒星和星系。第一颗恒星创造了更大的原子和原子团。这导致更多的明星诞生。与此同时,星系正在碰撞并聚集在一起。随着新恒星的诞生和死亡,小行星、彗星、行星和黑洞之类的东西就形成了!
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元素从哪里来?
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从宇宙诞生只有几分钟到大约4亿年,宇宙仅由氢、氦和少量锂组成。其余元素的诞生则需要大爆炸后产生的恒星活动!即使在超过亿年之后,大爆炸后不久形成的氢和氦仍然构成了宇宙中90%以上的原子。大多数其它元素来自恒星。
恒星何时产生的?大爆炸后大约4亿年,恒星开始出现在宇宙中。这听起来很长,但它只是宇宙当前年龄的3%左右哟!
即将要执行的NASA的南希·格雷斯罗马太空望远镜任务将研究宇宙的早期,以帮助我们更多地了解我们是如何从炽热、浓稠的原子海变成我们今天看到的更大的宇宙结构的。我们知道氢和氦原子被引力聚集在一起形成恒星,原子可以融合在一起形成新元素,但我们不确定它是什么时候开始发生的。罗曼将帮助我们找出答案。
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原子的中心部分-原子核,需要巨大的热量和压力才能迫使它们彼此靠近。第一批恒星炽热核心中的强大引力为氢和氦原子结合形成更多元素并产生能量提供了恰到好处的条件。今天,同样的过程在像我们的太阳这样的恒星中继续存在,并持续提供了一些特殊的烟花。
举例,碳和锂元素来自于小质量恒星(小于8倍太阳质量)的泯没烟花!
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碳使烟花爆炸,有助于将它们发射到天空,甚至是似乎从微小颗粒中长出的一长串物质(“黑蛇”)的一种成分。烟花在锂元素的帮助下发出粉红色。碳和锂这两种元素都是由普通的类太阳恒星产生的,它们从普通恒星循环--到红巨星--再到白矮星。
类太阳恒星的演化周期(nasa)
举例,铍和硼元素来自宇宙射线和原子的碰撞烟花!
恒星将它们的元素释放到宇宙中后,或者它们后代的恒星或行星捕获,或者他们会遇到宇宙射线,宇宙射线是被宇宙中最有活力最高能的粒子可以加速原子核。当宇宙射线与原子碰撞时,撞击会将它们分开,形成更简单的元素。这就是硼的来源,它可以使烟花变成绿色,铍可以使它们变成银色或白色!
举例,铁、铝来自于大质量恒星的聚变烟花!
由于大质量恒星的核心具有更强的引力,它们可以融合更多的元素——一直到铁。(这个过程是个不可持续过程,会在那里停止,因为熔化铁的过程是一个耗能过程,不再是产生能量的过程。)
这意味着使烟花变黄的钠,产生银火花(如烟花)的铝,甚至帮助烟花点燃的氧气都是最初在恒星中制造的!
值得说明并强调的是,许多我们认为理所当然的更复杂的元素实际上在整个宇宙中都非常罕见,加起来不到宇宙中原子总数的10%!
恒星中的聚变只能让我们通过元素周期表上的铁,那么我们其余的元素是从哪里来的呢?这就是大质量恒星接下来发生的事情,产生了一些更加奇异的元素。
垂死的恒星也能制造元素(铜、锌、钙)!
一旦一颗恒星燃烧了许多倍于太阳质量的燃料,引力就不再受到控制,它的核心在自身重量下坍塌。在那里,原子被压得非常紧,最终它达到了一个临界点,恒星爆炸成一颗耀眼的超新星。这时的烟花是何等的绚烂!这些爆炸的恒星烟花产生了像铜这样的元素,使烟花变成蓝色,而锌则产生烟熏效果。
当白矮星——类太阳恒星耗尽燃料后留下的小而致密的核心时,和周围星星产生能量转换时,也会发生类似的情况。这些白矮星也可以像超新星一样爆炸,喷出钙等元素,使烟花变成橙色的元素进入宇宙。
当星星碰撞时的烟花也能制造元素(钡、锑)!
白矮星并不是唯一可以向周围环境注入新元素的“泯灭”恒星。质量太大而不能留下白矮星但又不足以产生黑洞的恒星最终会成为中子星。
如果这些极其致密的恒星骨架中的两个发生碰撞,它们会产生各种元素,包括使烟花呈亮绿色的钡和产生闪光效果的锑。现在您观看短视频和抖音、知乎文字的手机电脑,组成您使用的这些设备的一些金属元素,就是来自于宇宙泯灭的恒星哟!
其它?
至于我们所知道的大部分剩余元素,到目前为止,我们只在地球的实验室中看到过它们。
听起来我们已经弄清楚了,对吧?但是仍有许多悬而未决的来源问题。
寄希望于不断的深空探索吧,我们会更多地了解元素是如何在整个宇宙星系中产生和分布的。这很重要,因为正是这些基础的元素,正确、智慧的结合在一起,才能形成我们赖以生存的空气、我们的身体、我们的家园星球以及无比绚烂的烟花!
所以当我们再欣赏到烟花时(例如冬奥会结束庆典时...),我们可以请花点时间去思索一下,噢,那可能是来自于亿年前的宇宙烟火哟!
伙伴!
烟花与我们,都是宇宙星辰的微芒,加油吧!