我们身体里的铁、金、氧,竟然都来自恒星死亡? 真相太震撼

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我们身体里的铁、金、氧,竟然都来自恒星死亡?真相太震撼

  宇宙从那场138亿年前的大爆炸开始,就像是给万物铺开了一张巨大的元素诞生蓝图。最开始的三分钟里,温度还高得吓人,达到10亿开尔文,夸克和胶子们终于安静下来,凝结成质子和中子。这就是宇宙第一次真正意义上的“炼丹”——核合成。结果呢,氢占了宇宙普通物质的76%,氦占24%,锂和铍这些更重的家伙,只剩下了十亿分之一的痕迹。想想看,我们每天呼吸的空气、喝的水里到处都是氢,这么基础的东西,竟然是宇宙婴儿期就定下来的比例。

  

  等到第一代恒星在宇宙诞生大约1亿年后亮起来,故事才真正热闹起来。这些恒星可不像现在的太阳那么温和,有些质量是太阳的几百倍,核心温度冲到5亿开尔文。它们拼命烧氢变氦,像一场接一场的狂欢派对。可惜好景不长,短短百万年就烧到头,然后轰的一声超新星爆炸,把碳、氧这些元素像撒花一样抛向太空。没有这些爆炸,我们今天根本不会有复杂的化学世界。

  

  说到铁这个元素,它在太阳系里特别多,占了行星物质的35%左右。科学家算过,这铁大多来自50亿年前一颗质量大概25倍太阳的恒星。那颗恒星被戏称为“时间之神”,因为它在最后阶段通过硅燃烧,只用了一周时间,就攒出了相当于300个地球质量的铁镍核心。铁一出现,恒星的核聚变就到头了,因为铁再往下烧不释放能量,反而要吸能量。核心塌缩得极快,密度瞬间飙到每立方米10的17次方公斤,相当于把整个阿尔卑斯山脉塞进一个方糖里,温度也冲到1000亿开尔文。光子把原子核砸成氦核碎片,整个过程0.25秒就丢掉相当于太阳质量的能量。这么剧烈的崩溃,激波反弹,像撕裂一切的狂风,以光速的1%速度冲出来。

  

  就在这疯狂的一秒钟里,快中子俘获过程启动了。中子像暴雨一样砸向原子核,每秒钟10的22次方个中子通量,短短时间内就把从铜到铀的重元素全造出来了。2017年那次著名的中子星合并事件,引力波加上电磁信号,让科学家亲眼看到锶元素从千新星余晖里冒出来。这件事到现在还在被反复研究,证实了中子星碰撞确实是宇宙里制造黄金、白银这些贵重元素的“大厨”之一。你有没有想过,手上的金戒指,其实是两颗死去的中子星激烈拥抱后的礼物?

  

  当然,不是所有重元素都靠这么暴力的方式。有些老年恒星,走到渐近巨星支阶段,像个耐心细致的匠人,通过慢中子俘获过程,一年只抓一个中子,慢慢堆出钡、镧这些元素。欧洲南方天文台的观测发现,有些恒星大气里锶丰度是太阳系的几千倍,就是这种温和过程的杰作。银河系里90%的钡、70%的锑,都来自这种不紧不慢的“滴注”方式,最后通过恒星风撒出去,成为下一代行星的原料。

  

  更神奇的是,有些中子星带着极端强的磁场,强度达到10的15次方高斯。这些磁星表面,原子核被拉得像雪茄一样,质子俘获过程效率暴增百万倍,专门造出钼-92、钌-96这些稀有同位素。它们就像宇宙里的秘密作坊,藏着银河系化学历史的密码。银心附近超新星多,重元素就多;旋臂上恒星还在生,α元素比如氧、镁就丰富;银晕里保留着最早的原始物质,几乎没重元素掺杂。太阳系正好卡在第三代恒星形成的甜蜜点上,所以地球才凑齐了80多种稳定元素,刚好够生命玩出花样。

  

  我们身体里的元素,每一个都有来历。氧占65%,碳18%,氢10%,氮3%,这些原子都走过漫长的旅途。钙曾经穿过超新星的烈焰,金原子经历过中子星的死亡拥抱。甚至我们体内的钾-40,只有1毫克左右,半衰期12.5亿年,像个微型宇宙时钟,记录着地球诞生时的环境。牙齿里的碳-14,则悄悄记下过去宇宙线强度的变化。这些放射性小家伙,让人觉得身体不只是肉体,更是宇宙历史的活化石。

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