元素来自哪里

元素来自哪里

世界万物，大至恒星宇宙，小到原子分子，尽管色彩斑斓，形态各异，然而追根寻源，却都是由90多种左右的元素构成的，正是它们之间的种种排列组合，形成了大自然中600多万种的化合物种类。俗话说：“万变不离其宗”，在物质世界里，此“宗”就是元素。

1923年，国际原子量委员会作出决定：化学元素是根据原子核电荷的多少对原子进行分类的一种方法，把核电荷相同的一类原子称为一种元素。

那么，元素究竟从何而来？它又是如何演化的呢？

自从20世纪40年代以来，科学家已经提出了不少关于元素演化的学说，其中有代表性的有四种：平衡过程假说，中子俘获假说，聚中子裂变假说以及在恒星中生成元素假说。由于前三种假说都不能比较全面地说明元素的宇宙丰度，因此科学家比较青睐第四种假说。

所谓“元素的宇宙丰度”，就是在宇宙中元素的相对含量。“在恒星中生成元素假说”又称为“B²FH理论”，它是于1957年由布尔毕基夫妇、佛乐和霍意耳四个科学家共同提出的，B²FH就是由四个姓名的第一个字母组成的。这一理论认为：大部分元素是在恒星演化过程所发生的核反应中生成的，恒星演化是元素诞生的“摇篮”。

当以氢元素为主要成分的星际物质，依靠引力收缩形成原始恒星时，一旦它的中心温度达到700万摄氏度到1000万摄氏度，恒星内部就发生了核反应——氢燃烧，此时的恒星处于年富力强的中年时期；氢燃烧所形成的“灰”，便是氦元素，当温度高达1亿摄氏度时，这种“氦灰”将继续燃烧，这时，恒星便迈入了老态龙钟的晚年时期；以后，只要恒星的质量足够大，还会出现碳燃烧、氧燃烧、硅燃烧等等，直至产生较重的铁元素，到此，恒星内部就不再发生核反应，它也到了风烛残年。

早在1956年，有两位美国科学家聚斯和尤里就发现：在人类迄今为止所观测到的这部分宇宙中，氢元素最多，氦其次，再次为碳、氮、氧……，元素越重，含量越少；可是，在铁附近的元素含量突然增多，形成一座高高矗立的“铁峰”，这个“铁峰”是如何形成的呢？“B²FH理论”揭开了它的奥秘。原来，铁元素是恒星内部核反应的“终点站”，它附近的元素在图表上“异峰突起”，也就在所必然了。

当“回光返照”的恒星发生惊心动魄的超新星爆发时，它释放的巨大能量在几分钟内就会由铁元素生成一系列重元素，如铀、钍等等。不过“超铀元素”和“超重元素”是不是在超新星爆发时产生的，至今还是一个谜，有待科学家作进一步的探索。有的科学家在超新星的光谱中找到了超铀元素锎，这成了超铀元素在超新星爆发时生成的重要物证。

随着超新星的爆发，原先孕育的恒星内部的各种元素被抛向了茫茫星际空间，使原先仅含有较轻元素的星际物质受到了较重元素的“污染”；当它们再一次由引力收缩形成新的原始恒星时，其中就含有较重的元素了，并在此基础上再现它波澜壮阔的一生。元素就是在这一代接一代的恒星中演化着。

科学家们发现，有些元素如氦、铅等在源源不断地产生，也有些元素如铀、镭、钍等在悄然无声地消亡，还有些元素如锝、砹、钫等则可能由于寿命太短而在地球上销声匿迹、不复存在了，然而它们又在宇宙别的天体中被发现了，这究竟是为什么？恒星最初形成的氢元素又来自何方？重元素果真是在超新星爆发中产生的吗？这一切仍然是谜。