人體DNA中的氮,牙齒中的鈣,血液中的鐵,以及蘋果餡餅中的碳,都是在坍縮的星體內(nèi)部形成的。因此可以說,我們都是星塵。
——卡爾·薩根
2016年的時(shí)候,有四個(gè)新元素獲得了元素周期表的永久席位。它們分別是原子序數(shù)為113號(hào)的“Nihonium”、115號(hào)“Moscovium”、117號(hào)“Tennesine”和118號(hào)“Oganesson”。下面這張?jiān)刂芷诒砭褪俏覀兯煜さ模?/p>
△ 最新版本的元素周期表,包括了四個(gè)最新的元素。 (圖片來源:IUPAC by C. Smith/Science)
注:科學(xué)家不斷的發(fā)現(xiàn)新的元素,不免讓人好奇,是否存在最后一個(gè)元素?有興趣的讀者可以戳:《元素周期表是否存在最后一個(gè)元素?》。
如果你厭煩了要記住越來越多的元素,或許你會(huì)羨慕天文學(xué)家這個(gè)職業(yè)。因?yàn)橛幸粋€(gè)老笑話是說,在天文學(xué)家眼中,元素周期表只有三種元素:氫、氦和金屬!如果你知道宇宙中的“金屬”含量有多小,你就明白為什么天文學(xué)家要專注在氫和氦上了!
△ 天文學(xué)家嚴(yán)重的元素周期表。正方形的面積表示不同元素的相對(duì)豐度,正方形越大代表該元素在宇宙中的豐度越多。在元素周期表中大多數(shù)的元素的正方形小到都無法顯示出來。僅有的幾個(gè)常見元素,跟氫和氦相比也是小巫見大巫。(圖片來源:One Universt At a Time)
但是,不管是傳統(tǒng)的元素周期表和天文學(xué)家眼中的元素周期,它們都沒有給出一個(gè)信息,那就是:元素是從何而來的?
卡爾·薩根在他著名的紀(jì)錄片《宇宙的邊疆》中就說過:“地球的表面就是宇宙汪洋之濱。我們的本能告訴我們,我們是在這個(gè)大海里誕生的。我們還鄉(xiāng)心切。我們也會(huì)。因?yàn)橛钪嬉苍谖覀冎?。我們都是星塵?!?/p>
基于卡爾·薩根的精神,天文學(xué)家Jennifer A.Johnson和Inese Ivans在8年前就醞釀著要繪制一幅元素起源的周期表。這是最初的版本:
△ 最初的版本,包括了許多的術(shù)語,比如 r-過程、s-過程、散裂和α-元素等等。(圖片來源:Johnson & Ivans)
這次Johnson重新繪制了這張?jiān)仄鹪吹闹芷诒?,替代了最初版本所用的術(shù)語,她用六種顏色代表不同的宇宙事件:大爆炸,宇宙射線,合并的中子星,以及三種不同類型爆炸的恒星。顏色的比例則代表了元素由不同事件產(chǎn)生的量。
△ 太陽系內(nèi)的元素起源周期表,六個(gè)顏色代表了不同宇宙事件。藍(lán)色:大爆炸;橙色:合并的中子星;黃色:低質(zhì)量恒星的死亡;粉色:宇宙射線;綠色:爆炸的大質(zhì)量恒星(超新星);淺藍(lán)色:爆炸的白矮星。(圖片來源:Johnson)
該周期表中包含了所有組成我們身體的關(guān)鍵元素,例如,由超新星爆發(fā)產(chǎn)生的氧(O)、磷(P)和硫(S),低質(zhì)量恒星死亡產(chǎn)生的碳(C)和氮(N)。同時(shí),宇宙中含量最豐富的氫(H)則是由一百多億年前的大爆炸產(chǎn)生的。
注意,在該周期表中有兩個(gè)用灰色表示的元素:锝(Tc)和钷(Pm),以及不包括所有超過鈾(U)的元素,這是因?yàn)檫@些元素并沒有穩(wěn)定的同位素。我們只有在對(duì)撞機(jī)或核彈中制造它們時(shí)才會(huì)看到。
需要記住的是,這張?jiān)仄鹪吹闹芷诒韮H限于太陽系。Johnson表示之后會(huì)制作早期宇宙時(shí),這張周期表會(huì)是怎么樣的。她也會(huì)給出更多關(guān)于她制作該周期表的來源和假設(shè)。
參考來源:
http://blog.sdss.org/2017/01/09/origin-of-the-elements-in-the-solar-system/
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