【丰富的元素】
我们的世界丰富多彩，充满着各种各样的元素。这些元素以分子的形式成为我们所看到的各种各样的物质。
这元素从最轻的氢开始，然后是氦，接着是锂、铍、硼……截至2017年1月15号，我们已经发现了118个元素。
我们的生活离不开这些元素。如果你想造一辆汽车，你就会发现，你会要用到很多的元素。
想要找出汽车都用了哪些元素，最好办法是把它拆开看看。首先我们会看到有铁、塑料、油和橡胶，然后是铝、硅、铜，最后是铂、金等贵金属。每一种材料都是制造汽车的关键原料，这些材料都是由元素构成。
那么有没有谁想过，所有这些元素是从哪里来的？
但在早期的宇宙中，它们都不存在。要寻找答案，我们需要追溯到宇宙开始的时候，138亿年前，宇宙是在一次重大事件中诞生的……宇宙大爆炸。
早期的宇宙充满了能量，大爆炸之后只是一团混乱的东西，不像你今天所看到的那样。
随着早期宇宙的冷却，能量被不稳定的物质和反物质所取代，然后是质子和中子，最后是才是原子。
但还不是我们的汽车所用到的铁、硅或碳原子，整个宇宙几乎完全由氢组成。
【第一代恒星】
一定有什么事发生并给了我们其他的一切。实际上，宇宙之初所有的东西都是由氢组成的，氢原子是宇宙中最简单、最轻的原子,只有一个正电荷质子和一个电子结合在一起。
宇宙通过把氢原子结合在一起，从而形成了更大的原子，如碳和铁等。
一切都从最简单的起源开始，一个铁原子实际上是许多简单的氢原子粘合在一起。
但是氢原子是不会平白无故地粘合在一起的。质子带正电荷，所以当你把两个氢原子推得更近的时候，它们会拒绝靠近。它们真的不想手拉手。这种排斥使早期宇宙成为一个氢原子相互回避的漩涡。
如果你能够把它们挤在一起的话，它们会被牢牢地锁在一起，锁在一个点上。把原子挤到一起，使它们聚变，这种聚变被称为核聚变。
把一个充满气体的宇宙转变成充满星系、恒星和行星的宇宙的第一步，就是要核聚变。巨大的氢气云在自身引力作用下崩塌，随着越来越多的气体被吸聚在一起从而产生了压力和温度。
最终，核聚变在这些巨大的气体球的核心深处点燃。第一批恒星开始制造构成我们今天汽车的那些元素。
恒星基本上就是一个把较轻的元素变成较重的元素的机器。聚变发生在这些第一批恒星的核心内部，将氢原子融合在一起生成氦。
当核心中的氢全部用完后，恒星的核心开始塌陷并变得更热，就有了足够的能量把三个氦原子核融合成碳。
等到氦也用完了，再次塌陷，再次变得更热，然后就所氦聚变成氮……接着继续融合形成氧、硅、铁。
但这种不可思议的元素生产线不可能永远持续下去，当融合生成的原子越重，释放出的能量就越少，所以把氢变成氦，氦变成碳，氮，氧，每次都会少一点能量。
而且，聚变的反应速度越来越快。像我们的太阳一样的恒星，把氢变成氦需要50亿到70亿年的时间。当然恒星质量越大，其速度越快。最大的恒星，只需要几百万年的时间。
然后，氦到碳燃烧的时间大约是氢燃烧时间的10%，而恒星开始聚变碳后，只需几百年就烧完了，所以这样的恒星离死亡不远了，因为它马上要开始聚变铁了。
25倍太阳质量的恒星各聚变时间表
【超新星】
铁元素对于恒星来说，实际上是一种致命的毒药，因为在聚变其他元素时，都能产生能量，虽然能量越来越少，但聚变铁，不但不会产生能量，甚至要吸收能量。
它夺走了那颗恒星维持生命所需的能量，所以当恒星花了一天时间把硅聚变成铁之后，在核心制造铁的那一刻，只需1秒左右的时间，恒星就会崩塌、死亡和爆炸。
这次爆炸被称为超新星，它是是宇宙中最明亮、最剧烈的事件之一。它释放出的能量足以使太阳在其整个生命周期中所释放出的能量相形见绌，并且在它有生之年所创造的元素，都被分散到太空中。
爆炸留下的气体被称为超新星残骸，是一个膨胀的气泡，其中含有氢、以及混合有来自恒星核心的碳、氧、硅和铁。
超新星残骸之所以还含有氢，是因为那颗恒星并没有把所有的氢燃烧殆尽。事实上，它只燃烧了很少部分的氢，它所消耗的是恒星核心的氢，至于恒星外层的大量氢根本就完好无损。
所以大质量的恒星的命运很悲惨，明明有把大量的“食物”却吃不到，最后只能在“饥饿”中爆炸。
所以，我们造汽车底盘、车身、挡风玻璃和座椅的材料都是由这些恒星以超新星的形式提供给我们的。我们要感谢它们，它们的“牺牲”换来了我们这个世界中的这些元素。
这是著名的蟹状星云，早在宋朝我国古人就观察到这个“客星”
【第二代恒星】
但是，我们此是还造不了汽车，因为还有关键部件，如汽车电子产品的铜，尚未制造出来。为了制造这种至关重要的金属，新一代恒星必须以一种更为奇特的方式死去。
当老一代恒星遗留下来的膨胀的超新星遗迹撞上邻近的气体云时，产生冲击波的压力就成了新一代恒星的完美托儿所。
这就是宇宙的循环，恒星生存规律，它们过着自己的这种生活方式：它们死亡、膨胀、爆炸，然后将它们的物质注入气体云，接着形成含有较重元素的新恒星。
就这样，再次重复这个循环。
形成这些第二代恒星的气体中，充满了超新星抛出的碳、铝和铁。如果第二代恒星也是大质量恒星的话，它们的寿命也同样短暂，只有区区几百万年的寿命。
但它们经历了不可思议的蜕变，恒星迅速膨胀到原来的100倍，然后冷却并变成一个红色的幽灵，一颗第二代恒星已经变成了一颗红色的超级巨恒星。在扩散的外层，铁慢慢地转化为铜，但不是通过聚变。
铁原子核有26个质子，这是一个很大的电荷，所以它会击退任何我们试图射入的质子。那么，怎样才能让更多的质子进入呢？
我们把质子放进去的方法就是欺骗原子核，我们不是用质子去射击，而是用中子射击。恒星外层相撞的原子，有时会吐出中子，中子没有电荷，所以它们不会被铁星尘中带正电的质子排斥。
这些中子能够附着在铁原子的周围，原子是一个很小的东西，所以它是一个非常很小的目标，但是在恒星的外层附近有很多的粒子在飞来飞去，如果一个中子偶然击中一个原子，它就会被粘住，这实际上会使原子核变大。
一个接一个的中子击中一个原子，然后这个中子实际上可以衰变为一个质子，中子自发地分裂出一个电子，电子被射出，质子被留下，这个过程把铁变成铜。
科学家称这种神奇的转换为“β衰变”。
所以你可以通过捕捉中子，在数千年或数百万年的过程中，缓慢地积累重元素。最终，红色超级巨星的核心耗尽燃料，恒星爆炸，将其富含铜的外层炸入太空……
感谢两代恒星的生死，让我们可以给汽车装上铜线。
【中子星合并】
但是我们仍然缺少一些更重的金属，比如电池用的铅，电子设备接口所用到的金。宇宙是如何形成这些超大原子的？
在以前大多数科学家都认为，超新星的爆炸足以完成这项工作，所以以前的关于天文方面的书籍，当谈到“黄金从哪里来的”，都会告诉你“黄金是来自超新星的爆炸”。
然而，现在我们知道，不可能在普通恒星中制造金原子，也不能在一颗正在死亡的大质量恒星中制造金原子。
为了让原子能够足够大，我们需要很多的中子，更需要一个真正的灾难性事件。
但是如果超新星还不够强大，那么宇宙中还有什么能更强大呢？形成重元素需要大量的中子，所以另一种可能的理论是：最重的元素是在一个双星系中两颗中子星的合并中产生的。
中子星是宇宙中最奇怪的天体之一，它们是由巨大恒星的坍塌核心而形成的。
当你把几倍于太阳质量的东西压缩成一个只有几英里宽的球，电子和在其内部飞行的质子结合形成中子，最后形成一个非常稠密的中子球，大约有一个城市那么大。
中子星密度极高，如果你有一茶匙的中子星物质，那么将有10亿吨质量。如果相邻的两个恒星一起死亡，那么它们留下的两颗中子星就有可能形成一对旋转的双星系。
但这种合作关系注定是要失败的，两个非常紧密的星球，戏剧性的相互缠绕在一起。
随着时间的推移，它们越来越靠近，直到最后它们合并在一起，产生了自大爆炸以来最猛烈的爆炸。这次爆炸被称为中子星合并。
这场爆炸产生的能量将是毁灭性的，几乎无法用语言来形容。就好像是吸收了太阳一生之中所释放的所有能量的总和，然后在一秒钟之内全部释放出来。
2013年6月，美国宇航局的斯威夫特卫星发现了附近星系的伽马射线爆……这是中子星合并的迹象。
通过哈勃太空望远镜捕捉伽马射线爆源的图像，科学家们证实了，中子星合并产生了它是包括黄金在内的非常重的元素，而且生产的速度非常快，在这一事件中，黄金的产量超过了地球的质量。
中子星碰撞想像图
【关于新能源汽车】
好了，至此，我们造汽车所用到的元素基本上都齐了。我们可以生产汽车了。
但是，现在新能源汽车越来越多了。既然是新能源汽车，就少不了电池，而电池必不可缺少一种元素：锂。
锂是宇宙中最神奇的故事之一，是继氢和氦之后最轻的元素，只有三个质子和四个中子。
它的轻巧使它成为新能源汽车电池的理想选择。锂正迅速成为地球上最受追捧的金属之一。
但它也是一种宇宙的奇观。大爆炸产生了锂的踪迹，但随着第一批恒星的形成这种锂就消失了。锂不像氢和氦在原子尺度上相当稳定。锂有点脆弱，它实际上可以被分解成各个部分。
随着时间的推移，这些第一批恒星制造的那么一点锂，不会持续太久，一旦形成，它就被恒星的核心再次摧毁。
我们地球上的锂，不是由铁、铜和铱这样的恒星制成的。锂不是将较轻的元素熔合在一起，而是在较大的原子被炸开时产生的。
要回答锂是怎么来的，简直就像是从科幻小说中的看到的情节，有点像来自外太空的射线枪，射线枪是超新星，而子弹是宇宙射线。
高速粒子以接近光的速度穿越时空，宇宙射线是亚原子粒子，它们是在超新星爆炸中被加速的高速原子核。此时，如果有另一个原子核挡道，它会撞击并粉碎它们，而这次撞击的一块弹片就是锂。
这个过程有点像打保龄球，保龄球是宇宙射线，而球瓶是其他原子核，当保龄球撞到球瓶上时，球瓶会向四面八方散开，其中一个球瓶可能就是锂。
宇宙射线在整个空间星系之间和星系中传播，所以宇宙射线通过分裂其他元素来形成锂。实际上是在恒星之间的空间中形成的，今天地球上几乎所有的锂都是这样制造的。
在浩瀚的宇宙中一个原子、一个原子地被制造出来，然后卷进形成太阳系的气体云中。于是当太阳系形成，当地球形成后，锂就来到了我们的地球。
这就是宇宙中制造所有元素的故事。有了这些元素，最终让我们拥有汽车，真是太神奇了。
当你驾驶汽车时，你真的是在驾驶着一辆从137亿年前就开始制造的最终产品汽车。那股“新车”的味道，实际上是有着“旧宇宙”的味道。
如需转载请务必注明出处：快科技
责任编辑：上方文Q文章纠错
话题标签：宇宙地球元素
