小女孩問：“我們是從哪里來的？”爸爸說：“親愛的，我們來自星塵。”父親在女兒的心目中通常都是無所不知的，不過考慮到這位父親的名字叫卡爾·薩根，我們也不能說小姑娘對(duì)爸爸的崇拜過于盲目。

所以，下次當(dāng)你感到沮喪時(shí)，只要記住——我們來自于群星。當(dāng)然，糞便細(xì)菌也是一樣，還有變態(tài)連環(huán)殺手……但即便如此，構(gòu)成我們細(xì)胞的物質(zhì)曾經(jīng)在天空中某個(gè)地方閃耀，真是令人驚訝。

但確切點(diǎn)說，物質(zhì)到底來自哪里呢？最新的研究發(fā)現(xiàn)，星際之中某些元素同位素的豐度高于理論預(yù)期，這挑戰(zhàn)了當(dāng)前主流的觀念。

通過分析相對(duì)還算年輕的行星狀星云K4-47的成分，亞利桑那大學(xué)的研究人員提出了一種新穎的思路，某些原子可以具有相當(dāng)奇特的起源。

大部分元素都是各種恒星內(nèi)部反應(yīng)的產(chǎn)物。

重力將氫元素?cái)D成氦，氦元素又被壓在一起形成鋰，或其他原子量更大的元素。

為了將原子量更大的元素捏在一起——如碳和氧——需要驚人的力量，在誕生伊始，質(zhì)量就相當(dāng)于8個(gè)太陽的恒星核心處，才能產(chǎn)生如此可怕的壓力。

盡管如此，在所有組成物質(zhì)世界的積木中，某些積木塊——同位素比其他同位素更難生成。例如，碳13、氧17和氮15。你只能在超新星爆發(fā)后的內(nèi)核坍塌中才能發(fā)現(xiàn)上述同位素的蹤跡。

但事實(shí)證明，上述說法存在瑕疵。

高級(jí)研究員Lucy Ziurys表示，“新星和超新星模型無法解釋我們?cè)陔E石樣本中觀察到的氮15和氧17的豐度?！?/p>

科學(xué)家們開始考慮其他創(chuàng)造出元素的途徑，這些解釋不需要罕見的天體物理事件。

距離我們15000光年遠(yuǎn)處，有一個(gè)被稱為K4-47的神秘天體。這團(tuán)行星狀星云主要由氣態(tài)物質(zhì)和塵埃構(gòu)成，含有豐富的碳元素，其中許多都是中子多于6的碳同位素。

Ziurys認(rèn)為，這些同位素向我們揭示了元素起源的其他答案。

“事實(shí)證明，咱們家門口的普通恒星也能夠制造出它們?！?/p>

事實(shí)上，就像90％的恒星一樣，我們的太陽會(huì)隨著質(zhì)量散失而逐漸膨脹，它自身產(chǎn)生的熱量吹走外層的氣體，變成一個(gè)紅色的巨大球體。隨著時(shí)間推移，只留下明亮的“白矮星”核。

比起外觀變化，恒星內(nèi)部的死亡過程實(shí)際上更加劇烈，巨大的壓力足夠把額外的中子打進(jìn)重原子的核心。

瀕死恒星內(nèi)核的氫元素，經(jīng)過數(shù)百萬年的聚變反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成氦元素。當(dāng)氫元素消耗殆盡，核心聚變停止，恒星的內(nèi)部壓力無法抗衡自身的重力開始向內(nèi)坍塌。在氦的累積過程中，最終會(huì)達(dá)到某個(gè)觸發(fā)點(diǎn)。

接近1億度的高溫是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，那時(shí)候，3個(gè)氦形成單個(gè)碳原子，同時(shí)瘋狂地釋放出能量。

缺少外層電子的氦元素不像是氣體分子，反而更像是液體分子一樣緊緊地粘在一起，吸收反應(yīng)釋放出的熱量。這就是所謂的氦閃。

“氦閃不像超新星撕裂恒星那樣暴烈?！盳iurys說。

最后，大約6％的氦轉(zhuǎn)化為碳。然而，要想在這種非超新星路徑中得到C-13這樣的同位素，原子需要快速逃逸，得到冷卻的機(jī)會(huì)，而不能被卷入其他的反應(yīng)。

如此算下來，數(shù)值似乎與觀測(cè)結(jié)果相符。如果發(fā)現(xiàn)了新的例子，無疑可以加強(qiáng)了新模型的可信度。

一處被稱為CK Vul的星云，也具有類似的碳同位素豐度配比。科學(xué)家認(rèn)為，它是兩顆白矮星合并后的產(chǎn)物。換句話說，也不能排除K4-47是大質(zhì)量天體合并后的遺骸。

好吧，或許真如科學(xué)家所言，構(gòu)成你我的元素并非像以前所想的那么特別——甚至都不需要引爆超新星！但沒必要為此沮喪，我的朋友。

讓我們同樣用小女孩和爸爸的對(duì)話收尾吧，當(dāng)女兒?jiǎn)枺骸鞍职?，那生命又是什么？?/p>

“生命是最偉大的奇跡?！?/p>

本文譯自 sciencealert，由譯者 majer 基于創(chuàng)作共用協(xié)議(BY-NC)發(fā)布。