金属来自哪里？

 

       文 / 查伦·布吕索（Charlene Brusso）

       图 / 马克·希克斯（Mark Hicks）

       译 / 大萝卜

 

       我们日常生活中所用的金属是从矿藏里开采出来的，但金属又是怎么来到矿藏里的呢？地球上大多数金属的起源可以追溯到宇宙的开端——接近 140 亿年前。

 

       当时，宇宙在一场“大爆炸”中诞生。宇宙诞生后不久，整个宇宙只有氢和氦组成的气体。后来，这些气体渐渐聚集起来，形成巨大的星云，有些星云实在太大，逐渐演变成了恒星，开始发光发热。

 

       宇宙大爆炸之后

 

       在恒星内部，有非常强大的引力。在引力的作用下，恒星中心的原子会以很高的速度撞来撞去。原子撞在一起，就形成了新的原子，这个过程产生光和热，让恒星闪耀着光芒。

 

       就是在上面这样的过程中，简单的氢原子（根据原子大小排序的话，氢原子为1号）互相碰撞，通过聚变形成了氦原子（2 号）。氦原子和氢原子再发生聚变，形成锂原子（3 号）。

 

       以此类推，每个不同编号的原子都代表一种新元素。每个聚变过程都会释放能量，让恒星内部始终处在极高的温度下，而这样一来，又会促使更多的原子发生聚变。这样的循环可以让恒星持续发光数十亿年。

 

       但是，要把更大的原子挤压到一起，需要的能量也就更多。在恒星内部，通过聚变产生的原子会越来越大，但到了铁（26 号）这里，就没法通过聚变形成更大的原子了。因为要产生比铁更大的原子，需要的能量实在太多了，恒星提供不起。
 

 

       恒星爆炸

 

       但是，故事到这里还没有结束，否则也就不会有今天的世界了。当恒星内部无法产生更重的元素时，恒星也就不能维持之前的温度了。这时候，较小的恒星会开始变冷、变暗；而更大的恒星则会发生爆炸，形成巨大而明亮的火球，叫做超新星。

 

       超新星的能量大得惊人，在它的高温和压力下，原本不能通过聚变形成的重金属元素开始形成，如银（47 号）。像金这样重的金属，必需通过极端强烈的爆炸来形成。当超大质量恒星燃烧殆尽的时候，它们会坍缩成一种极为致密的天体，叫中子星。偶尔，两颗中子星会发生碰撞，这场撞击产生的爆炸比超新星还要强烈，像铂、金、铅这样的金属都是在这类爆炸中产生的。
 

 

       地球是这样形成的

 

       超新星和中子星爆炸的时候，会把它们内部的金属喷射到宇宙空间中。最终，这些金属原子可能会迁移到一个新的地点，然后开始聚集，形成恒星以及行星。我们所在的太阳系便是这么形成的。太阳系起源于一团旋转的气体，这些气体里有很多来自古老恒星的尘埃。有些尘埃正是很多年前超新星和中子星爆炸喷射出的金属碎屑。这些金属中的一部分聚集成了行星，也就是我们的地球。

 

       所以，这就是令人吃惊的真相：地球上的每一片金属，都来自古老恒星的爆炸！在地球形成初期，铁和镍沉入了地球内部，让地球拥有了一个致密的金属核。其他金属则与氧气和氢气反应，形成了岩石中的一些成分。在地球形成初期，还有大量来自太空的陨石带来了更多的金属。

 

       因此，如果你想造访天上的星星，只要捡起一个饮料罐，或者一枚硬币，或者一颗钉子就可以了。星尘就在我们的身边。

 

       原文刊登于《好奇号》2020年6月刊