其實(shí)我們要說(shuō)的是，首先誕生的是元素，然后才有地球。有沒有毀了你的三觀？而且更關(guān)鍵的是不管有沒有誕生地球，這些元素都將會(huì)存在！

首先來(lái)了解下元素和元素之間有什么區(qū)別，我們都知道元素都是有原子組成的，不同的元素有不同的原子，而原子則是有電子和原子核組成，而原子核內(nèi)則有中子和質(zhì)子兩種！

介紹元素屬性的話，到中子和質(zhì)子就可以了。決定元素屬類別的是質(zhì)子數(shù)，中子數(shù)的不同則表示這種元素的同位素。聽上去似乎很簡(jiǎn)單，就像橡皮泥一樣將它們粘合在一起就構(gòu)成了不同的與元素，但其實(shí)如果要實(shí)現(xiàn)不同的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)結(jié)合，這堪比登天！當(dāng)然這對(duì)萬(wàn)能的宇宙來(lái)說(shuō)算啥事啊，不過(guò)是一次大爆炸的事而已。

宇宙大爆炸能合成的元素

宇宙大爆炸模型是當(dāng)前比較能貼近觀測(cè)的宇宙誕生模型，這從微波背景輻射以及宇宙膨脹與宇宙原初元素的豐度獲得佐證，在更合適的模型出現(xiàn)之前，我們以此依據(jù)展開討論。

元素誕生之前的事咱就不說(shuō)了，以下從大爆炸開始說(shuō)起：

10^-6S時(shí)，夸克和膠子在強(qiáng)作用力下結(jié)合成質(zhì)子和中子等重子族

溫度逐漸降低，在10億K時(shí)，少數(shù)質(zhì)子與中子結(jié)合，形成氫、氦以及鋰的原子核（這就是太初聚變過(guò)程），此時(shí)仍然是原子核，還不能構(gòu)成原子，而且還與更多的質(zhì)子（氫原子核）仍然還在等宇宙的溫度降低與電子結(jié)合形成氫原子。

37.9萬(wàn)年后，宇宙溫度下降到電子和和原子核形成氫原子、氦原子與鋰原子。宇宙也膨脹到足夠大，一鍋粥似的的濃湯也逐漸清朗，光子沖破重重迷霧得以在宇宙中歡快的奔跑。當(dāng)然我們現(xiàn)在還能看到它，而這就是大爆炸的那束光，被宇宙膨脹紅移到了微波波段的宇宙微波背景輻射。

大爆炸能產(chǎn)生的元素就是氫元素、氦元素以及少量的鋰元素。

恒星能合成的元素

宇宙微波背景輻射在全向分布上是均勻的，但據(jù)普朗克衛(wèi)星觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，仍然存在約十萬(wàn)分之一的差異，當(dāng)然宇宙在大爆發(fā)生時(shí)如果100%均勻的話，那么我們的宇宙甚至到現(xiàn)在仍然還處在一片黑暗之中，因?yàn)榫鶆蚍植嫉挠钪鏌o(wú)法誕生恒星！

從大爆炸到宇宙膨脹，再到1989年COBE衛(wèi)星發(fā)射獲得的低分辨率微波輻射，再到普朗克的高分辨率微波輻射照片，當(dāng)然天文學(xué)家總是極盡夸張之能事，那是萬(wàn)分之一的差異給渲染得燈紅酒綠。

無(wú)論如何，恒星誕生了，開始一路生產(chǎn)元素之旅，質(zhì)子鏈的反應(yīng)從氕到氘，再?gòu)碾碗圩兂珊と購(gòu)暮と圩兂珊に?，再到碳、氧、氖、鎂、硅、硫、鈣一路到鐵，那么這些元素都是這么變出來(lái)的呢？

質(zhì)子的數(shù)量就決定元素的類別，比如兩個(gè)質(zhì)子的是氦，三個(gè)質(zhì)子的鋰，四個(gè)質(zhì)子的鈹，五個(gè)質(zhì)子的硼，六個(gè)質(zhì)子的是碳，7顆質(zhì)子的是氧.........但元素卻不是質(zhì)子質(zhì)子數(shù)的堆積，因?yàn)閮蓚€(gè)質(zhì)子要克服庫(kù)倫勢(shì)壘的難度極大，因此中子就很有必要了，比如在最初的氕氕聚變時(shí)就是一顆質(zhì)子轉(zhuǎn)變成了中子，變成氘，有了電中性的中子調(diào)和，聚變結(jié)合能往后就順暢多了。

看起來(lái)這猶如砌磚一樣簡(jiǎn)單的過(guò)程，對(duì)于人類來(lái)說(shuō)難如登天，但這也不是所有恒星都具備，比如太陽(yáng)就只能到達(dá)碳元素和氧元素級(jí)別，而7-10倍太陽(yáng)質(zhì)量以上的恒星則可以演化到鐵元素，我們從元素的比結(jié)合能知道，鐵之前的元素聚變是可以釋放能量的，但從鐵元素之后的聚變，還需要吸收能量，因此在恒星正常燃燒的階段內(nèi)是不可能產(chǎn)生了。此時(shí)產(chǎn)生重元素的路子還有一條：慢中子俘獲（S過(guò)程）

此時(shí)的恒星內(nèi)部會(huì)有極強(qiáng)的中子輻射，因此這些輕元素的原子核就有可能會(huì)俘獲到中子，但中子過(guò)多會(huì)有一個(gè)問(wèn)題，它會(huì)發(fā)生β衰變，放出一個(gè)電子和中微子，變成一個(gè)質(zhì)子，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)原子核的質(zhì)子就有可能一個(gè)個(gè)累積起來(lái)！那么效率如何呢？

中子俘獲后又衰變的過(guò)程

慢中子俘獲的效率極低，因此對(duì)于生產(chǎn)新元素來(lái)說(shuō)，慢中子俘獲并不是一個(gè)有效途徑，而是一個(gè)聊勝于無(wú)的途徑，紅巨星內(nèi)核中比鐵更重的鈷、鎳、銅、鋅就是這么來(lái)的。但此時(shí)恒星內(nèi)核再無(wú)能量輸出，鐵核坍縮即將超新星爆發(fā)。

超新星合成的元素

前文說(shuō)了鐵核后面的元素需要吸收能量才能誕生出新的元素，而鐵就是分水嶺，如下圖，這就是元素的比結(jié)合能表。

因此這些重元素只能在超新星爆發(fā)的巨大能量中產(chǎn)生，而超新星中誕生別鐵更重元素的有效手段是：快中子俘獲（R過(guò)程）

超新星爆發(fā)時(shí)會(huì)產(chǎn)生密度極高的中子流，甚至100萬(wàn)億億個(gè)/立方厘米/秒，在如此天文上數(shù)字般的的中子撞擊下，重原子核猶如糯米團(tuán)掉到了芝麻堆里，而過(guò)多的中子又會(huì)不穩(wěn)定快速β衰變，變成如銥、鋨、鉑、金等貴重金屬元素，像生產(chǎn)的流水線一樣被大量生產(chǎn)出來(lái)。

中子星和并能合成的元素

超新星爆發(fā)后恒星重元素所在的內(nèi)核質(zhì)量大部分坍縮成了中子星，因此從過(guò)程看超新星爆發(fā)生產(chǎn)的重元素是比較有限的，而大量的重元素比如金元素等則主要通過(guò)中子星合并等極端天文事件產(chǎn)生。

中子星物質(zhì)被中子星引力束縛是非常穩(wěn)定的，但在兩顆中子星碰撞后將會(huì)失去這個(gè)穩(wěn)定性，中子會(huì)通過(guò)β衰變成質(zhì)子，并伴隨著中微子輻射和γ射線，而在這個(gè)過(guò)程中，中子星碎塊會(huì)衰變成各種元素，這取決于衰變到那個(gè)質(zhì)子數(shù)時(shí)即產(chǎn)生穩(wěn)定的元素原子核質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)組合，而這個(gè)結(jié)果一般就是偏向于重元素，一般認(rèn)為75號(hào)以上的元素大都來(lái)自中子星合并，比如放射性元素鈾。

黑洞和并

從來(lái)沒有聽說(shuō)過(guò)黑洞合并還能產(chǎn)生元素，一個(gè)黑洞一毛不拔，兩個(gè)黑洞更是一毛不拔，是不可能產(chǎn)生元素的，不過(guò)黑洞在合并不過(guò)程中的超級(jí)伽瑪射線暴卻有可能促成大氣層中生成新的化合物。

伽瑪射線暴的的單光子能量超過(guò)太陽(yáng)光的幾十萬(wàn)倍，轟擊大氣高層的臭氧，直接解離臭氧分子，與大氣中的氮結(jié)合成二氧化氮，一種棕紅色刺鼻且有毒的氣體，失去臭氧層的地球會(huì)遭受波長(zhǎng)極短的高能紫外線照射，這是伽瑪射線暴對(duì)地球影響的第一波，高能的伽瑪射線也有可能直達(dá)地面破壞生物DNA，這是第二波（影響速度上來(lái)看這才是第一波），因此黑洞合并會(huì)間接給地球制造出麻煩的化合物，繼而影響地球生命。

還有比92號(hào)以上更高的元素嗎？

更高質(zhì)子數(shù)的元素，比如92號(hào)以上，都是人工制造的元素，但這些元素是極不穩(wěn)定的，很快就會(huì)衰變成其他元素。比如U-238)衰變過(guò)程U(鈾)-238 → Th(釷)-234 → Pa(鏷)-234 → U(鈾)-234 → Th(釷)-230.....一直到Pb(鉛)-206，不過(guò)U-238的半衰期高達(dá)44.68億年，而92號(hào)以上的比如93號(hào)元素的镎的半衰期只有214.5萬(wàn)年，而118號(hào)元素的半衰期12毫秒，小于肉眼反應(yīng)時(shí)間。

超鈾元素列表，上面的很多字各位會(huì)念不？

地球是怎么誕生的？

康德-拉普拉斯星云說(shuō)在200多年前就解釋了太陽(yáng)系誕生的秘密，而對(duì)鄰近銀河系內(nèi)金牛座以及獵戶座星云的觀測(cè)也證明這種說(shuō)法。因此太陽(yáng)系在46億年前誕生于奧爾特云這個(gè)假設(shè)具有極高的可信度！

奧爾特云也許受到一次鄰近超新星爆發(fā)的影響，導(dǎo)致其滿足金斯不穩(wěn)定性而開始坍縮，從形成博克球狀體到內(nèi)部誕生恒星星核，星云扁平化，在盤面上形成了行星誕生的星核，而中心繼續(xù)誕生原恒星，當(dāng)恒星開始發(fā)光，將周圍的比較輕的分子云驅(qū)趕到了小行星帶的外圍，而比較重的物質(zhì)則留在了內(nèi)行星軌道，這也是內(nèi)行星都是巖石質(zhì)行星，木星等行星長(zhǎng)成氣態(tài)巨無(wú)霸的主要原因。

地球上的元素完全繼承于上一次超新星爆發(fā)，理論上來(lái)看超新星爆發(fā)并不會(huì)誕生太多的重元素，而地球上的元素結(jié)構(gòu)也大致符合這個(gè)規(guī)律，假如奧爾特云形成于中子星合并的星云的話，它將不可太可能誕生出恒星，因?yàn)闅湓睾刻?，而且由于重元素比例過(guò)高，即使誕生星系也很難形成生命。所以魚和熊掌不可兼得哦，黃金和生命只能二選一。

地殼元素豐度表，誕生在一顆這樣的星球上，生命是不是非常幸運(yùn)？