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重物质的归宿 铁(第1页)

重物质的归宿——铁

现在问题来了,为什么地球上铁元素的含量雄踞金属类元素的首位呢?这个问题的答案涉及核物理学领域的知识。

不同种元素互相组合就可以形成新的物质,为了获得有用的物质,生物学家和化学家们日夜操劳,各自进行元素组合尝试——化学反应。但是,单凭化学反应,烧瓶里不会出现原料中没有的元素,也不可能凭空产生全新的元素。第一章阐述过炼金术士们历经数千年的奋斗,连一粒金沙都没“炼”出来。

我们的身体也是由各种元素构成的,这些碳、氧、铁等物质到底是从哪里来的呢?答案就存在于宇宙的星空之中。类似太阳之类的恒星内部温度超过1000万℃,在这种超高温的环境下,原子核之间相互融合,从而产生了全新的元素。现在,我们的太阳正处在将氢原子融合成更大粒子的过程中。

在巨型的老龄恒星内部,正进行着将质量更大的元素融合成重元素的步骤。不过,元素的质量并非无限增大,超过一定质量之后元素的原子核处于不稳定状态,导致新元素的产生陷于停顿状态。这条分界线就是铁元素,26个质子和30个中子组成的铁原子核是元素中最稳定的结构之一,小于铁或大于铁的原子核均不稳定。这就是地球上铁元素含量远远高于其他金属类元素的最大原因。

老龄巨型恒星截面图

那么,比铁元素更重的元素是怎样产生的呢?关于这一点,过去的学术观点认为,当巨型恒星到了生命的最后时刻就会发生大爆炸,也就是在超新星爆炸时会产生大量比铁元素重的元素。近年的研究成果认为,像中子星这样的高密度星体发生碰撞、融合之际会产生比铁元素更重的物质。也就是说,今天地球上的金、银以及我们体内的锌、碘等重要元素,均来自远古的星尘。

据说,宇宙诞生到现在历经了约138亿年,整个宇宙中氢元素占93%以上,加上排名第二的氦元素,总体占宇宙元素的99。8%。不过,在未来历经漫长的数百亿、数千亿年之后,铁元素的比重会越来越大。有些科学家认为,如同百川入海一般,所有元素的最终归宿就是铁。当然,早在那一天来临之前,宇宙中的一切生命体就已经悄然消失,最终宇宙会变成一个无人守望的冷寂空间。

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