为什么说“我们都来自星星”?
2014年,一部名为《星星中的你》的韩剧在中国非常受欢迎,甚至连国家母亲彭丽媛都称赞总书记*年轻时是一名教授。在这里,让我们不去探究这种故事的可能性,但是如果我告诉你,我们都来自星星,你认为它会更接近杜教授吗?
然而,让我们先不要这么激动。“我们都来自星星”并不意味着我们都是外星人。当然,一些学者认为地球上的生物可能来自落在地球上的陨石,这是受到在一些陨石和彗星中可以发现一些有机物这一事实的启发。一些学者认为,来自外太空的彗星等落在地球上,给地球带来了原始的有机成分或一些原始的生命形式,这些构成了地球后来生命进化的起源和基础。但在整个学术界,这种观点仍然相对较少。与这种观点相比,我所说的“我们都来自星星”这一事实是真实的,几乎是学术界的普遍观点。那么,为什么我们能如此肯定我们都来自星星呢?这也从宇宙的进化和生命的构成开始。
韩剧《星星中的你》
我们大多数人都知道宇宙诞生于大约138亿年前的大爆炸,然后开始迅速膨胀。宇宙的规模越来越大,物质的密度和温度越来越低,宇宙中的一切都在逐渐进化。然而,你可能不知道的是大爆炸后的时期发生了什么。根据当前的大爆炸理论和核合成理论,在大爆炸后的10-10秒内,物质主要以基本粒子的形式存在,如夸克、轻子和胶子,然后产生强子,如质子和中子。直到大爆炸后大约380,000年的复合时代,第一批原子才在宇宙中诞生。然而,在第一批原子中仅存在氢(约75%)和氦(约25%)以及非常少量的锂(锂),但是不存在更重的元素,例如碳和氧。此后,随着宇宙的演化,恒星、星系和其他宇宙结构出现并逐渐形成了我们今天看到的宇宙。
然而,每个学过化学的人都知道元素周期表。元素周期表中的200多种元素中,绝大多数是自然存在的,只有少数是人类创造的,元素周期表中的几乎所有元素都包含在地球上的生命形式中。人体的含水量一般约为75%,而水分子由两个氢原子和一个氧原子组成。人体的另一个重要组成部分是有机物质,如糖、脂肪和蛋白质,碳、氢、氧和氮都是它们的重要组成部分。人体还需要各种无机盐和维生素,它们也由许多重元素组成。然而,缺乏人体必需的各种微量元素中的任何一种都会对人体造成严重损害,从病理变化到生命威胁。看到这里,我们一定发现了一个问题——因为在宇宙的开始,只有氢、氦和少量的锂,组成我们的所有元素是怎么来的?这涉及到宇宙元素的合成和进化。
众所周知,太阳能够发出巨大的光和热是因为在其核心区域发生了剧烈的核反应。在这个过程中,总体效果是四个氢原子聚集成一个氦原子,同时释放大量能量。所以像太阳这样处于主序列阶段的恒星可以将氢转化为氦。那么,其他较重的元素是如何形成的呢?
大约50亿年后,太阳核心的氢元素将被完全燃烧,太阳将开始进入后主序列进化阶段。核心将开始燃烧氦元素并产生更重的碳、氮和氧元素。当太阳核心区域的氦元素也被烧掉时,太阳中心的条件不足以支持碳、氮和氧的进一步燃烧。之后,太阳会慢慢安静下来,变成白矮星,逐渐冷却下来,最后变成黑矮星,消失在广阔的宇宙中。对于质量比太阳大的恒星,因为它们的中心有更大的压力和更高的温度,它们可以燃烧更重的元素,从而产生从镁、钙到铁的重元素。恒星中心的核燃烧不再能产生比铁更重的元素,因为铁原子核具有最高的结合能,从铁原子核合成更重原子核的过程是一个能量吸收过程。
当恒星死亡时,恒星通过中心燃烧形成的一些重元素将随着恒星风和恒星爆炸释放到星际空间。这样,当下一代恒星形成时,重元素可以形成类似地球的行星,从而形成各种生命。看到这一点,我想你会明白为什么我们说“我们都来自星星”。构成我们身体的元素,除了氢,来自前一代或几代的恒星。甚至氢也可能是恒星的一部分。这就是为什么我们都来自星星。
然而,还有另一个问题,那就是,当我们说恒星核聚变过程中能形成的最重的元素只能是铁时,那些比铁重的元素,如珍贵的黄金,是怎么来的呢?这让我们看到质量更大的恒星在死亡时爆炸。
因为铁元素的结合能最大,它不能继续从核聚变中合成较重的元素并同时释放能量。因此,在核心区域的核燃料被大质量恒星完全燃烧成铁后,核心区域的强烈燃烧将被熄灭。与此同时,由于核心核反应的停止,恒星内部无法继续提供大量压力来抵消恒星旋转的重力效应,从而导致恒星迅速坍缩。当恒星外层的物质坍缩到一定程度并与核心的致密铁核碰撞时,巨大的能量就会爆发,导致剧烈的超新星爆炸。在这个过程中,巨大的能量使爆炸区域达到更高的温度和压力成为可能。在这种环境下,由原始恒星形成的重元素可以继续相互结合,生成比铁更重的元素,这是比铁更重元素的来源。
因此,我们不仅来自恒星,也来自宇宙中类似超新星爆炸的各种爆炸过程。那么,你认为我们比孙悟空从石头里跳出来更神奇吗?
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