其實(shí)我們要說的是，首先誕生的是元素，然后才有地球。有沒有毀了你的三觀？而且更關(guān)鍵的是不管有沒有誕生地球，這些元素都將會(huì)存在！
首先來了解下元素和元素之間有什么區(qū)別，我們都知道元素都是有原子組成的，不同的元素有不同的原子，而原子則是有電子和原子核組成，而原子核內(nèi)則有中子和質(zhì)子兩種！
介紹元素屬性的話，到中子和質(zhì)子就可以了。決定元素屬類別的是質(zhì)子數(shù)，中子數(shù)的不同則表示這種元素的同位素。聽上去似乎很簡(jiǎn)單，就像橡皮泥一樣將它們粘合在一起就構(gòu)成了不同的與元素，但其實(shí)如果要實(shí)現(xiàn)不同的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)結(jié)合，這堪比登天！當(dāng)然這對(duì)萬能的宇宙來說算啥事啊，不過是一次大爆炸的事而已。
宇宙大爆炸模型是當(dāng)前比較能貼近觀測(cè)的宇宙誕生模型，這從微波背景輻射以及宇宙膨脹與宇宙原初元素的豐度獲得佐證，在更合適的模型出現(xiàn)之前，我們以此依據(jù)展開討論。
元素誕生之前的事咱就不說了，以下從大爆炸開始說起：
10^-6S時(shí)，夸克和膠子在強(qiáng)作用力下結(jié)合成質(zhì)子和中子等重子族
溫度逐漸降低，在10億K時(shí)，少數(shù)質(zhì)子與中子結(jié)合，形成氫、氦以及鋰的原子核（這就是太初聚變過程），此時(shí)仍然是原子核，還不能構(gòu)成原子，而且還與更多的質(zhì)子（氫原子核）仍然還在等宇宙的溫度降低與電子結(jié)合形成氫原子。
37.9萬年后，宇宙溫度下降到電子和和原子核形成氫原子、氦原子與鋰原子。宇宙也膨脹到足夠大，一鍋粥似的的濃湯也逐漸清朗，光子沖破重重迷霧得以在宇宙中歡快的奔跑。當(dāng)然我們現(xiàn)在還能看到它，而這就是大爆炸的那束光，被宇宙膨脹紅移到了微波波段的宇宙微波背景輻射。
大爆炸能產(chǎn)生的元素就是氫元素、氦元素以及少量的鋰元素。
宇宙微波背景輻射在全向分布上是均勻的，但據(jù)普朗克衛(wèi)星觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，仍然存在約十萬分之一的差異，當(dāng)然宇宙在大爆發(fā)生時(shí)如果100%均勻的話，那么我們的宇宙甚至到現(xiàn)在仍然還處在一片黑暗之中，因?yàn)榫鶆蚍植嫉挠钪鏌o法誕生恒星！
從大爆炸到宇宙膨脹，再到1989年COBE衛(wèi)星發(fā)射獲得的低分辨率微波輻射，再到普朗克的高分辨率微波輻射照片，當(dāng)然天文學(xué)家總是極盡夸張之能事，那是萬分之一的差異給渲染得燈紅酒綠。
無論如何，恒星誕生了，開始一路生產(chǎn)元素之旅，質(zhì)子鏈的反應(yīng)從氕到氘，再從氘和氕聚變成氦三，再從氦三聚變成氦四，再到碳、氧、氖、鎂、硅、硫、鈣一路到鐵，那么這些元素都是這么變出來的呢？
質(zhì)子的數(shù)量就決定元素的類別，比如兩個(gè)質(zhì)子的是氦，三個(gè)質(zhì)子的鋰，四個(gè)質(zhì)子的鈹，五個(gè)質(zhì)子的硼，六個(gè)質(zhì)子的是碳，7顆質(zhì)子的是氧.........但元素卻不是質(zhì)子質(zhì)子數(shù)的堆積，因?yàn)閮蓚€(gè)質(zhì)子要克服庫倫勢(shì)壘的難度極大，因此中子就很有必要了，比如在最初的氕氕聚變時(shí)就是一顆質(zhì)子轉(zhuǎn)變成了中子，變成氘，有了電中性的中子調(diào)和，聚變結(jié)合能往后就順暢多了。
看起來這猶如砌磚一樣簡(jiǎn)單的過程，對(duì)于人類來說難如登天，但這也不是所有恒星都具備，比如太陽就只能到達(dá)碳元素和氧元素級(jí)別，而7-10倍太陽質(zhì)量以上的恒星則可以演化到鐵元素，我們從元素的比結(jié)合能知道，鐵之前的元素聚變是可以釋放能量的，但從鐵元素之后的聚變，還需要吸收能量，因此在恒星正常燃燒的階段內(nèi)是不可能產(chǎn)生了。此時(shí)產(chǎn)生重元素的路子還有一條：慢中子俘獲（S過程）
此時(shí)的恒星內(nèi)部會(huì)有極強(qiáng)的中子輻射，因此這些輕元素的原子核就有可能會(huì)俘獲到中子，但中子過多會(huì)有一個(gè)問題，它會(huì)發(fā)生β衰變，放出一個(gè)電子和中微子，變成一個(gè)質(zhì)子，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)原子核的質(zhì)子就有可能一個(gè)個(gè)累積起來！那么效率如何呢？
中子俘獲后又衰變的過程
慢中子俘獲的效率極低，因此對(duì)于生產(chǎn)新元素來說，慢中子俘獲并不是一個(gè)有效途徑，而是一個(gè)聊勝于無的途徑，紅巨星內(nèi)核中比鐵更重的鈷、鎳、銅、鋅就是這么來的。但此時(shí)恒星內(nèi)核再無能量輸出，鐵核坍縮即將超新星爆發(fā)。
前文說了鐵核后面的元素需要吸收能量才能誕生出新的元素，而鐵就是分水嶺，如下圖，這就是元素的比結(jié)合能表。
因此這些重元素只能在超新星爆發(fā)的巨大能量中產(chǎn)生，而超新星中誕生別鐵更重元素的有效手段是：快中子俘獲（R過程）
超新星爆發(fā)時(shí)會(huì)產(chǎn)生密度極高的中子流，甚至100萬億億個(gè)/立方厘米/秒，在如此天文上數(shù)字般的的中子撞擊下，重原子核猶如糯米團(tuán)掉到了芝麻堆里，而過多的中子又會(huì)不穩(wěn)定快速β衰變，變成如銥、鋨、鉑、金等貴重金屬元素，像生產(chǎn)的流水線一樣被大量生產(chǎn)出來。
超新星爆發(fā)后恒星重元素所在的內(nèi)核質(zhì)量大部分坍縮成了中子星，因此從過程看超新星爆發(fā)生產(chǎn)的重元素是比較有限的，而大量的重元素比如金元素等則主要通過中子星合并等極端天文事件產(chǎn)生。
中子星物質(zhì)被中子星引力束縛是非常穩(wěn)定的，但在兩顆中子星碰撞后將會(huì)失去這個(gè)穩(wěn)定性，中子會(huì)通過β衰變成質(zhì)子，并伴隨著中微子輻射和γ射線，而在這個(gè)過程中，中子星碎塊會(huì)衰變成各種元素，這取決于衰變到那個(gè)質(zhì)子數(shù)時(shí)即產(chǎn)生穩(wěn)定的元素原子核質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)組合，而這個(gè)結(jié)果一般就是偏向于重元素，一般認(rèn)為75號(hào)以上的元素大都來自中子星合并，比如放射性元素鈾。
從來沒有聽說過黑洞合并還能產(chǎn)生元素，一個(gè)黑洞一毛不拔，兩個(gè)黑洞更是一毛不拔，是不可能產(chǎn)生元素的，不過黑洞在合并不過程中的超級(jí)伽瑪射線暴卻有可能促成大氣層中生成新的化合物。
伽瑪射線暴的的單光子能量超過太陽光的幾十萬倍，轟擊大氣高層的臭氧，直接解離臭氧分子，與大氣中的氮結(jié)合成二氧化氮，一種棕紅色刺鼻且有毒的氣體，失去臭氧層的地球會(huì)遭受波長(zhǎng)極短的高能紫外線照射，這是伽瑪射線暴對(duì)地球影響的第一波，高能的伽瑪射線也有可能直達(dá)地面破壞生物DNA，這是第二波（影響速度上來看這才是第一波），因此黑洞合并會(huì)間接給地球制造出麻煩的化合物，繼而影響地球生命。
更高質(zhì)子數(shù)的元素，比如92號(hào)以上，都是人工制造的元素，但這些元素是極不穩(wěn)定的，很快就會(huì)衰變成其他元素。比如U-238)衰變過程U(鈾)-238 → Th(釷)-234 → Pa(鏷)-234 → U(鈾)-234 → Th(釷)-230.....一直到Pb(鉛)-206，不過U-238的半衰期高達(dá)44.68億年，而92號(hào)以上的比如93號(hào)元素的镎的半衰期只有214.5萬年，而118號(hào)元素的半衰期12毫秒，小于肉眼反應(yīng)時(shí)間。
超鈾元素列表，上面的很多字各位會(huì)念不？
康德-拉普拉斯星云說在200多年前就解釋了太陽系誕生的秘密，而對(duì)鄰近銀河系內(nèi)金牛座以及獵戶座星云的觀測(cè)也證明這種說法。因此太陽系在46億年前誕生于奧爾特云這個(gè)假設(shè)具有極高的可信度！
奧爾特云也許受到一次鄰近超新星爆發(fā)的影響，導(dǎo)致其滿足金斯不穩(wěn)定性而開始坍縮，從形成博克球狀體到內(nèi)部誕生恒星星核，星云扁平化，在盤面上形成了行星誕生的星核，而中心繼續(xù)誕生原恒星，當(dāng)恒星開始發(fā)光，將周圍的比較輕的分子云驅(qū)趕到了小行星帶的外圍，而比較重的物質(zhì)則留在了內(nèi)行星軌道，這也是內(nèi)行星都是巖石質(zhì)行星，木星等行星長(zhǎng)成氣態(tài)巨無霸的主要原因。
地球上的元素完全繼承于上一次超新星爆發(fā)，理論上來看超新星爆發(fā)并不會(huì)誕生太多的重元素，而地球上的元素結(jié)構(gòu)也大致符合這個(gè)規(guī)律，假如奧爾特云形成于中子星合并的星云的話，它將不可太可能誕生出恒星，因?yàn)闅湓睾刻停矣捎谥卦乇壤^高，即使誕生星系也很難形成生命。所以魚和熊掌不可兼得哦，黃金和生命只能二選一。
地殼元素豐度表，誕生在一顆這樣的星球上，生命是不是非常幸運(yùn)？
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