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人们身体中的元素与日地同源

已有 1684 次阅读 2022-2-11 15:17 |系统分类:科普集锦

如果你可以检测舌尖上分泌的一个单个水分子,或许你能发现宇宙两个不同历史阶段留存下的遗迹。138亿年前,在宇宙大爆炸发生后不久,水分子中的那些氢原子就在亚原子颗粒的云团中凝聚出来了。但氧原子还完全没有出现,因为氧原子需要在恒星的核燃烧阶段形成,而大爆炸刚刚结束时,第一颗恒星都还没“出生”。你体内的那些氧原子比氢原子要年轻几百万岁,甚至几十亿岁。


这一阶段首先是大爆炸后的膨胀冷却阶段。大爆炸过程中产生的氢和氦在膨胀的过程中逐渐冷却,越38万年后宇宙的温度达到约3000K时,原子核会同电子结合形成原子,此时宇宙中自由电子和正离子的数目会大大减少,使得它们对光子运动的影响大大降低,整个宇宙将变得透明起来。我们今天用光学望远镜看到这个时间点。此后,宇宙进一步冷却,宇宙原子在冷却时会产生局部的凝聚现象,形成原子团簇。当原始的氢原子聚集成团簇,并变得足够庞大时。它们会在万有引力的作用下进一步收缩,逐渐形成星云和原始恒星。当这些原恒星的密度足够高、温度足够热,并足以引发核聚变反应时,第一代恒星就被点燃了。


太阳核心的温度高达数千万度,其能量也是来自类似的反应。在那团无比灿烂的等离子体中,电子脱离原子核的束缚,失去电子的原子核直接轰击了其他没有电子云保护的原子核。如此猛烈的撞击使得带正电荷的质子克服了相互之间的斥力,用更强大的核力(强作用力)把它们结合在了一起。新形成的结合体是氦原子的原子核,一个以希腊太阳神赫利俄斯(Helios)命名的元素。太阳能够在1.5亿公里以外促成地球上全部的光合作用,能够让你躺在沙滩上晒日光浴,靠的都是核聚变产生的巨大能量。


人体内的氧原子诞生于更大的恒星中,这类恒星叫做红巨星。红巨星是主序星燃烧完内部的氢之后形成的,这样的恒星核心足够热,可以把三个氦核转变成一个碳核,碳核再与氦核反应就能生成氧核。当恒星逐渐衰老并死亡时,新形成的氧原子就像花粉一样,从这朵明亮的火焰之花上飘落,飘散到了太空中。飘散出来的氢核和氧核在冷却时也会和周围自由的电子结合形成原子。氢原子和氧原子结合在一起就会形成水分子。对夜空的观察好比是在游览一座花园,组成生命的各种元素在花园中渐渐成熟,而人们的身体就是恒星花园收获的果实组成的复合体。


纵观整个宇宙演化的历史,人们常会说太阳为父大地为母,或许反映着传统性别角色的主流观点。但从原子层面上说,更精确的阐述应该是,地球和太阳都是我们的兄弟姐妹,因为形成它们的恒星残骸,其成分和我们体内的元素一模一样。从某种意义上讲,地球确实是我们的代孕母亲,因为我们的身体起源于它,但我们如今能够存在,根本上还是因为那些已经死去很久的恒星生母。现在,请你呼吸的下一口新鲜空气,表达一下对形成它们悠久历史的追忆。




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