导读:我们知道所有的物质都是由元素组成,但是元素和元素也是有差异的,它们产生的方式和产生的时间都有着很大的区别。我们比较熟悉的就是通过宇宙大爆炸合成元素,宇宙大爆炸理论是当前比较能贴近观测结果的宇宙诞生理论,这从微波背景辐射以及宇宙膨胀发现中获得佐证。在更合适的理论模型出现之前,我们以此依据展开讨论。
宇宙大爆炸后的十的负六次方秒,夸克和胶子在强作用力下结合成质子和中子等重子族。在宇宙的温度逐渐降低到10亿k时,少数氢、氦、以及锂的原子核被集合生成,不过此时还并没有原子形成,此时还未形成元素,更多的原子核仍然还在等宇宙的温度降低,与电子结合形成氢原子。
经过了37.9万年的降温,氢原子、氦原子、锂原子被结合生成,因此宇宙中现在所存的氢元素,氦元素,都是由最初的宇宙大爆炸所产生。在宇宙大爆炸后的4亿年,宇宙中的第一批恒星开始形成。有了恒星后,宇宙生产元素之旅也就正式开始了。
我们都知道恒星是通过自身的核聚变释放出光和热,在此过程中新的元素被不断地制造出来,当然了并不是所有的恒星都能随意制造各种元素,就比如我们的太阳。太阳在50亿年后将会膨胀为红巨星,在此过程中最多也就达到碳、氧元素的级别。当恒星的质量达到太阳的七到十倍时,才有可能将元素演化到铁元素的地步,为啥只能到铁?
铁元素之前的聚变都是释放能量的,但是从铁元素之后的其他元素聚变,是需要吸收能量的,因此在恒星正常燃烧的过程中是很难产生比铁更重的元素。要产生比铁更重的元素,有快慢两种途径,慢的途径是因为恒星内部会有极强的中子辐射,中子就有被氢元素的原子核俘获的可能,进而可能产生一个问题——β衰变,放出一个电子和中微子,变成一个质子,原子核的质子就有可能一个个积累起来,形成更重的元素。
红巨星内核中比铁更重的钴、镍,铜、锌,就是通过慢途径产生的,一旦出现这种情况,红巨星离超新星爆发也就不远了。想要快速产生比铁重的元素,就要通过宇宙中壮观的天文景观——超新星爆炸。超新星爆发时会产生密度极高的中子流,能够达到一百万亿亿个每立方厘米每秒,在如此天文数字般的中子撞击下,中子快速发生β衰变,铱、锇、铂、金等贵重金属元素像生产的流水线一样被大量生产出来。
超新星爆发后,恒星重元素所在的内核质量大部分坍缩成了中子星,值得一说的是,重元素通过超新星爆发的方式现世的数量比较有限,而大量的重元素,比如金元素等则主要通过中子星撞击等极端天气事件产生。当两颗中子星发生碰撞后,中子会通过β衰变成质子,并伴随着中微子辐射和伽马射线,而在这个过程中,中子星碎块会变成各种元素。
一般认为,75号以上的元素大都来自中子星合并,当然,还有一种制造元素的方法,那就是人工合成,92号以上的元素大都是人工制造。地球上的元素完全继承于上一次超新星爆发。事实上如果地球上的元素是来自于中子星相撞,则根本就不会诞生太阳和地球,因为中子星相撞后是粉碎性爆炸,氢元素的含量很低,重元素的比例会非常高,所以有生命的星球黄金必然会很少,黄金和生命只能二选一,是不是很神奇?更神奇的是,从宇宙的角度出发,人类身体的年龄已经超过了10亿岁。
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