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NASA科学家:人类只是宇宙核聚变的废料

发布时间:19-10-02 阅读:699

出版方供图

南报网讯 毫无疑问,我们已进入一个大年夜科技期间,科技正发挥着越来越紧张的感化。2019年更是一个宇宙探索的大年夜年,中国不仅首次成功登岸月球后头,还要建造自己的空间站,美国拟订了重返月球的计划,欧洲还要从月球上挖矿。2019年4月,包括中国等天下各国科学家和机构通力合作,得到了首张黑洞照片。

人类探索宇宙,不仅带来了航空航天、通讯、卫星、遥感、景象等切实利益,还回答了人类的根本问题:我们从何处来,将往何处去?人类不停在思虑,自己究竟从何处而来?关于生命起源的最终谜底,宇宙也能给我们线索。

地球上的生命与恒星的逝世活着实有着亲昵的关系。我们保持生命所需的所有元素——我们呼吸的氧气,我们骨骼中的钙,我们血液中的铁——都是在消逝已久的前几代恒星的熔炉中铸造出来的。

专事于科普事情的NASA科学家金伯利·K.阿坎德在她的新作《NASA自然百科:熟识宇宙》中,对地球生命与恒星的关系给予了异常普通易懂的周全解释。要懂得生命,先从恒星开始,由于恒星殒命时才孕育发生了地球上的生命元素。

宇宙被觉得是在 137 亿年前的那场大年夜爆炸中开始的。从那之后,它迅速膨胀为一个由氢和氦原子组成的超高温的“海洋”。颠末一段我们今朝尚一无所知的“暗中期间”,几亿年后,当宇宙冷却到某种程度,就具备了第一批恒星和星系的形成前提。

在宇宙中,当伟大年夜的气体和尘埃云团坍塌时,此中央形成一个热物质内核,恒星由此出生,就像我们熟知的太阳,这个出生历程相称漫长。没有进入恒星核心的其他材料可能会变成行星、小行星和其他碎屑。我们的地球便是一颗行星。

当这个为期数百万年的出生历程停止时,恒星就开始经由过程一种名为核聚变的历程燃烧,或者说发光。原子的核心被称为原子核。核聚变是两个原子的核心相聚或交融的历程。发生核聚变时,两个原子核变成一个更重的原子核。与此同时,大年夜量的能量会被开释出来。

恰是这个原子核碰撞并开释能量的历程,为恒星供给了能量。当我们说一颗恒星在“燃烧”,指的便是这件事。在恒星全部生命的大年夜部分光阴里,这种燃烧历程涉及氢——宇宙中最轻也是最富厚的元素——聚变成氦的历程。我们的太阳现在就处于这个阶段。

它当一颗恒星缺少用来在核心进行核聚变的氢时(我们的太阳在大年夜约50亿年内都不会呈现这种环境),工作就变得更故意思了。跟着核心的氢燃烧殆尽,那里不再孕育发生能量。这会导致核心的迟钝坍塌和升温。

然而,核聚变的历程依然在持续,只是转移到了仍旧还有氢的部位。这意味着核聚变开始在核心之外富含氢的气体层中发生,且在这个历程中为恒星供给能量。这时恒星进入天文学家所说的“红巨星”阶段。

当这一层的氢耗尽之后,红巨星中的核聚变历程开始将新创造出的更重的氦原子加入进来。跟着核聚变历程沿着元素周期表赓续提高,这些发生交融的氦原子变成了更重的元素,直到孕育发生碳。

假如恒星的大年夜小不够以孕育发生融化碳的高温,恒星就会卡在这里。原子无法被聚变成新的原子,碳和氧开始在核心形成和凑集。跟着恒星的核心吸引越来越多的物质,它开始升温。这会导致恒星的外层向外膨胀。

红巨星阶段并不老是一个镇定和继续的历程。相反,跟着核心中的核聚变开始像耗尽汽油的汽车一样喷溅,这颗恒星就会开始不平均地向外喷射物质。这一阶段的恒星图像被称为“行星状星云”。

当太阳进入这个阶段时——间隔现在还有几十亿年,以是不要担心它会膨胀。这里所讲的膨胀不是膨胀一点,而是膨胀得异常厉害。实际上,天文学家推想当这件事发生时,太阳会向外膨胀得异常厉害,以至于吞没太阳系的里手星:水星、金星,以致地球。

然后,我们的太阳和它的同类恒星将继承以红巨星的状态存在,直到再也没有任何可以开释的外层物质。留下来的将是一个密度很大年夜的小型内核,天文学家称之为白矮星。因为没有可以用于燃烧的燃料,白矮星只能漂浮在太空中,披发着残剩的热量。这个历程会持续几十亿年,然后在某个时候,这颗恒星终极会从一块滚烫的余烬变得酷寒暗中。

对付像我们的太阳一样或者更小的恒星,变成白矮星的迟钝历程是它们渐进而镇定的命运,然则对付那些更大年夜的恒星呢?简而言之,它们不会恬静地走向逝世亡。那是由于它们的核聚变并没有因碳核聚变而竣事,它们会继承这个历程,制造出越来越重的元素,直到铁元素被制造出来。

当这颗恒星开始将铁聚变在一路,它就碰到了大年夜麻烦。这是由于当两个铁原子结应时,它们实际上接受了能量,而不是像其他原子那样开释能量。这会激发掉控的连锁反映,导致恒星冷却,压力陡然下降。这终极将导致整颗恒星的戏剧性坍塌。

当这颗恒星坍塌到核心上时,它会反弹,将恒星的外层物质整个抛射到太空中去。天文学家将这种爆发称为超新星爆发。超新星爆发开释出的能量如斯之大年夜,以至于它们的光线可以盖过全部星系。斟酌到一个星系含稀有十亿颗恒星,这就让人感觉更了不起了。

当这些大年夜质量恒星经历超新星爆发时,仍旧会留下恒星曾经的核心。然而,这个核心的密度现在更大年夜了,由于核心的坍塌不停在继承,直到所有电子和中子都被挤在一路,就像一群人正急于穿过出口却无处可去一样。这个被压缩的天体被科学家称为中子星,它的密度是如斯之大年夜,一汤匙中子星的重量就跨越10亿吨。

每当一颗恒星将它聚变出的元素开释到太空中去时,无论因此红巨星迟钝吹拂的要领照样超新星激烈爆发的要领,它实际上都是在用这些紧张元素富厚下一代的恒星和行星。地球上所有这些生命元素,着实都来自宇宙。当初,它们被太阳出生时的云团卷入了我们这颗正在发育中的地球行星。从这个角度来看,人类只不过是宇宙核聚变的废物。信托跟着人类对宇宙的赓续探索,将会揭示出越来越多关于生命的更多奥秘。



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