氧氮分析儀我們身體中的碳氧氮鈣來自哪里?
有一天,我們的太陽真的會(huì)像《流浪地球》中所描述的那樣,走向死亡嗎?答案是肯定的,只不過那將發(fā)生在非常遙遠(yuǎn)的幾十億年后。
事實(shí)上,不只太陽,我們?cè)谝箍罩锌吹降乃泻阈牵加懈髯缘纳芷?。這似乎是一個(gè)非常可怕的事實(shí),但我們還需要記住的是,如果沒有一代又一代恒星的毀滅和誕生,就不可能有人類的存在。這是因?yàn)榱魈试谖覀冄褐械蔫F、骨頭中的鈣、肺中的氧……都來自于星塵。
2019年,是門捷列夫提出元素周期表的150周年。過去,科學(xué)家忙于尋找不同的元素,試圖填滿元素周期表,并且研究這些元素的性質(zhì)。但讓一些研究人員好奇的是,這些元素究竟是從何而來的?它們是在宇宙誕生后就全都產(chǎn)生的?還是于宇宙漫長(zhǎng)的演化中,在不同的物理過程中形成的?
形成新元素的過程被稱為核合成。科學(xué)家已經(jīng)確定,絕大多數(shù)的元素都是在恒星熾熱的生命和壯麗的死亡過程中形成的。它們現(xiàn)在遍布星系,為下一代恒星和行星注入了化學(xué)多樣性。
事實(shí)上,地球上的每一種元素(除了由人類合成的少數(shù)幾種元素),都是從45億年前誕生了太陽系的星云中繼承下來的。這包括摩天大樓里的鐵、電腦里的硅、珠寶里的金、骨頭里的鈣……這些元素,將我們與我們的星系以及我們的宇宙緊密地聯(lián)系了在一起。
現(xiàn)在,讓我們回到宇宙誕生之初,開始我們的元素形成之旅。
在大爆炸后的15分鐘,宇宙逐漸的膨脹和冷卻,產(chǎn)生了第一批的化學(xué)元素:氫(原子序數(shù)為1)、氦(原子序數(shù)為2)和微量的鋰(原子序數(shù)為3)。在宇宙只包含這些大爆炸元素時(shí),幾乎不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),也不會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的分子。
現(xiàn)在,在大爆炸之后的138億年之后,宇宙中大約2%的氫和氦被轉(zhuǎn)化成元素周期表上的各種元素。這種轉(zhuǎn)變是復(fù)雜化學(xué)以及生物學(xué)的先決條件。
現(xiàn)存的所有元素都有著不同的數(shù)量,這取決于創(chuàng)造它們的過程的頻率和產(chǎn)生率。例如,鉑(原子序數(shù)為78)比鐵稀有一百萬倍,因?yàn)橹凶有呛喜⒉⒉唤?jīng)常發(fā)生,這也是貴金屬之所以珍貴的原因之一。
碳和氧等元素的存在有助于對(duì)星系進(jìn)行局部地冷卻,從而可以形成像太陽這樣的小恒星。而金屬的出現(xiàn)能使得恒星系統(tǒng)從環(huán)繞這些新恒星的氣體和塵埃盤中形成。
鐵相對(duì)于一些元素(例如氧)的比例的不斷增加,也增加了形成像地球這樣具有巨大地核的巖石行星的可能性(巨大的地核能發(fā)揮多種功能,例如產(chǎn)生保護(hù)生命的磁場(chǎng))。
隨著宇宙的老化,元素會(huì)變得越來越重。大約10萬億年之后,宇宙的化學(xué)成分將停止變化。
關(guān)于那時(shí)的宇宙中還會(huì)剩下多少氫,仍是有爭(zhēng)議的話題。有些人認(rèn)為有相當(dāng)一部分的氫還將存留在星系際介質(zhì)中;也有人則認(rèn)為到了那時(shí),大部分的氫都將被轉(zhuǎn)化。
但在某種意義上,它仍然存在,因?yàn)樗械脑貙?shí)際上只是大爆炸后最初幾分鐘形成的氫原子的重新排列。從那以后,它們變成了這樣或那樣的元素,游蕩于整個(gè)宇宙當(dāng)中。其中有一些來到了地球,創(chuàng)造了這里的一切
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