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大宇宙如何制造小元素

2023-12-01 13:30 作者: 苏光路 来源: 163326 次阅读

元素是什么?元素是物质世界的最小单位。大到宇宙,小到人体,还有你每天使用的文具和吃下的东西都是由元素构成的。那元素又是怎么来的呢?你可能不会想到,地球上的所有元素都来自浩瀚的宇宙,准确地说,是外太空星球为我们制造的。

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喜欢追根寻源的人一定会问:那看不见摸不着的大宇宙,又是怎么制造元素的呢?

地球本身的物质来自天体碰撞,这些天体既包括太阳系的物质,也包括银河系,甚至是河外星系的物质。而地球上的一切生命,都是以太阳和地球物质为生存前提的。

世界是物质构成的,物质的最小单位是粒子,统称为元素,所以说大到天体,小到尘埃都是由元素组成的。组成人体的元素有60多种,其中有碳、氢、氧、钙、钠等11种必需的常量元素,集中在元素周期表前20个元素内,另有铁、铜、锌、锰等十余种必需的微量元素。

至今,人们已经发现了109种元素,其中从93号到109号元素全都是人造的,1~92号则完全是由宇宙天体自己酝酿制造的。

在对“天外来客”——陨石的直接分析和光谱分析后,科学家得出结论,太空中的元素与地球上的元素高度吻合不是偶然的,换句话说,地球上的所有基础元素,无不来自宇宙天体。

你一定会问:太空中又没加工场,那么多的元素又是怎么来的呢?

早期宇宙的主要物质是氢,其成分逐渐浓缩,由片状堆积成团块,这种核物质具有巨大能量,引爆后形成质量各异的恒星。每颗恒星都是一座巨大而又长寿的熔炉,可想而知,能够制造熔炉的一定是温度更高体积更大以光年计算的星系。

一般恒星的内部温度都很高,以我们的太阳为例,它的核心温度达1500万摄氏度,直径约为139.2万千米,在宇宙恒星中它是不打折扣的小个子,所以它只能将氢转变为氦,它制造元素的能力仅此而已。

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宇宙中比太阳大得多的恒星比比皆是,要想制造出铁元素,体积必须比太阳大8倍。它们炽热异常的核心,能使其中的原子相互撞击交融而产生新的元素。在恒星寿命终结时,它们会以剧烈的爆炸方式走向死亡,巨大的能量将瞬间形成的新元素喷射到非常遥远的地方——我们地球的基本物质就是这么来的。

所以说,恒星是宇宙元素的主要生产者,它们虽然都来自最轻的元素——氢,但它们循环演化时所制造的元素越来越重。当然,这种能力取决于它们本身具有的质量。一个超大质量的恒星,从生到死就是一个不断制造新元素的工场,在自己生命的不同阶段制造性质不同的元素。

归纳起来看,恒星将制造好的重元素抛射出去——惠及万物的方法有两种——都是在它们生命终结时完成的,所以说恒星们也是“生的伟大,死的光荣”!

单纯就元素来讲,地球和人类都是“星星的子孙”,如果称地球是人类母亲的话,那太阳就是人类的祖母,宇宙深空星系就是我们的先祖了。

美国宇航局观测到恒星W44爆炸演变为超新星,并绘制出这颗蓝色星球剧烈扩散的惊人图像,使人们真切感受到恒星死亡所引发的超级能量。W44距地球大约1万光年,它内部的核燃料用尽,无法继续维系自身结构的平衡,在内部巨大引力的作用下发生塌陷,随后变得不稳定并发生猛烈爆炸,形成辐射大爆发。随着塌陷的继续,其外层被抛射进太空,扑向周围的星际物质。其碎片四散开来,分布范围竟达100光年。

这个短短几秒钟的过程就是恒星在制造新元素,并将它们播散开来的精彩瞬间。

作者:苏光路

初审、一校:胡慧亭

复审、二校:成自来

终审、三校:陈光中

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