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公眾話科學(xué)
星塵
公眾話科學(xué)
2012年08月27日李震
遼寧省本溪市氣象局
在寧夏的夜晚，躺在散發(fā)著清香的草地上。遠(yuǎn)離人類的文明，耳邊只有蟲豸的鳴叫聲… …仰望深邃的星空，自然而然的就會(huì)思考一個(gè)從人類亙古以來就想知道的問題：生命是從何而來？！
時(shí)間回溯到137億年前的某一時(shí)刻。宇宙由一個(gè)致密熾熱的奇點(diǎn)在一次大爆炸后膨脹形成了。隨著時(shí)間的推移，向各個(gè)方向膨脹的物質(zhì)逐漸冷卻，漸漸的組成了各種基本粒子。在萬有引力的作用下，這些基本粒子互相吸引、碰撞，形成了多個(gè)氣體團(tuán)，這些氣體團(tuán)再進(jìn)一步收縮形成了各個(gè)星系。根據(jù)氣體團(tuán)質(zhì)量的不同，它們收索的速度也不同。這個(gè)過程是在大爆炸后30萬～7億年間完成。
早期的宇宙中只有3種元素被創(chuàng)造出來：氫、氦和少量的鋰。而這三種元素是不可能形成生命的。所以早期的宇宙一片死寂。沒有任何的生命形式的存在。
氫元素占90%以上的氣體團(tuán)在收索的過程中，它的中心溫度升高、壓力增大。當(dāng)氣體團(tuán)中心的溫度達(dá)到1000萬度的時(shí)候，在氣體團(tuán)的中心觸發(fā)了氫元素聚變?yōu)楹ぴ氐暮司圩?，核聚變發(fā)出了光和熱。這樣首批恒星出現(xiàn)了，第一代恒星發(fā)出的光照亮了昏暗的宇宙。宇宙中的璀璨時(shí)代開始了。
第一批恒星的質(zhì)量可能有太陽質(zhì)量的一百五十多倍（質(zhì)量為太陽質(zhì)量8~25倍的恒星會(huì)因引力坍縮而最終發(fā)生超新星爆發(fā)）。既然儲(chǔ)存了這么多燃料，那么這些巨無霸的發(fā)光時(shí)間一定比太陽壽命長很多吧？恰恰相反，這些早期恒星來也匆匆，去也匆匆，僅能存在幾百萬年。相比之下，太陽的整個(gè)活躍期可達(dá)90億年。
一顆恒星的外層是由中心發(fā)生的核反應(yīng)所產(chǎn)生的能量來支撐的。當(dāng)這一過程的燃料耗盡時(shí)，外層就會(huì)坍塌，增加了內(nèi)部核心的壓力和溫度。這種變化會(huì)使得以前一系列反應(yīng)所生成的氦核互相碰撞、反應(yīng)并結(jié)合成更重的元素… … 同時(shí)，內(nèi)核外圍的氫還在繼續(xù)燃燒，其結(jié)果就像一層層的洋蔥一樣，重元素不斷地在中心形成。最后，鐵的產(chǎn)生中止了這個(gè)循環(huán)。鐵原子核是最為穩(wěn)定的，當(dāng)它們相互碰撞時(shí)會(huì)損失能量而不是釋放能量。一旦一顆巨型恒星生成了鐵核，就沒有什么能夠阻止外層向內(nèi)的坍縮。很快一個(gè)致密的核心形成了，沖擊波激蕩在星體內(nèi)，將其余的物質(zhì)向外拋出，一個(gè)光和熱的巨大爆炸發(fā)生了，這就是我們看到的超新星。在超新星爆發(fā)的一瞬間，比鐵元素更重的元素在這個(gè)超高溫、高壓的環(huán)境中出現(xiàn)了！這些重元素隨著超新星爆發(fā)而被炸掉的外殼一起噴發(fā)到外層空間中。這些包含著幾乎全序列元素的殘骸將是形成下一代恒星的原料。
在大約46億年前，超新星爆發(fā)殘骸遇到了由一團(tuán)旋轉(zhuǎn)中的塵埃氣體云形成的“太陽星云”。超新星的大爆發(fā)產(chǎn)生的沖擊波造成了這一原始?jí)m埃云的局部擠壓，從而促成了“太陽星云”塌縮的發(fā)生?；旌狭顺滦潜l(fā)形成的重元素的“太陽星云”用了200-400萬年時(shí)間形成了最初的太陽系。太陽終于發(fā)出了第一縷光線，照耀了年青的太陽系。并在宇宙中宣布了自己的誕生。它將在主序星的行列中有90億年的壽命。
地球上，隨著時(shí)間流逝，越來越多的復(fù)雜分子被制造出來，直到最后出現(xiàn)了可以自我復(fù)制的分子。自我復(fù)制的能力，或繁殖的能力，是我們所謂的“生命”的基礎(chǔ)。大約在38億年前地球上出現(xiàn)了最早的生命。生命的繁殖過程并不完美，每一代都可能發(fā)生隨機(jī)的變化——復(fù)制過程中的誤差。有些隨機(jī)的“突變”（生物學(xué)上的術(shù)語）更加成功，比其他的變異存活得更長或者更易于繁殖，因此更有可能形成下一代。這種差異微小的形體之間的競爭就是進(jìn)化論的核心要義。從那些原始可復(fù)制物質(zhì)（僅僅是些復(fù)雜分子）演變出我們身邊這些不計(jì)其數(shù)的生物的過程開始了，漫長而又神奇。
200萬年前，智人出現(xiàn)。他們用了200萬年的時(shí)間進(jìn)化成了現(xiàn)代的人類，逐漸統(tǒng)治了地球。也向浩大的宇宙宣告了一個(gè)屬于人類的文明的誕生。他們開始思考生命、思考宇宙。
他們的身體有復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)，幾乎囊括了所有的元素序列。他們有高度發(fā)達(dá)的智慧，在科學(xué)發(fā)展到今天終于意識(shí)到：人類的母星并不是太陽。太陽只是人類的一個(gè)令人尊敬的兄長。在父母不在的時(shí)候，用自己的光和熱呵護(hù)著自己弟弟的成長。而他們的母星是已經(jīng)逝去的古老恒星-超新星。因?yàn)?，?gòu)成整個(gè)太陽系、地球、人類最重要的重元素都曾經(jīng)存在于超新星內(nèi)部。換句話說，我們都是曾經(jīng)的超新星內(nèi)部億萬度高溫、高壓環(huán)境中孕育出的星塵！
我們?cè)俅慰聪蛐强眨悍毙撬茐m！
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