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宇宙第三元素之谜 第三元素

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第三种元素(宇宙第三种元素的奥秘)
宇宙中最常见的元素首先是氢，其次是愚蠢 。"
——哈尔兰·艾莉森
国家航空与航天局
第三个呢？
现实世界中的一切都是由两种东西组成的——一个带正电荷的原子核和一个带负电荷的电子 。原子的推、拉、吸、斥，原子的组合，原子形成的分子、离子、电子的能量状态，构成了整个世界 。
虽然我们看到的宇宙的特征是由这些原子的量子和电磁特性，以及它们的组成决定的，但我们也有必要知道，宇宙从一开始就没有我们今天所知道的所有原材料 。事实上，最初的宇宙非常单调 。
物质的各种结构方式，以及作为基本材料的复杂分子，都依赖于种类繁多的原子 。我们需要的不仅是大量的原子，而且是多种多样的原子，它们的原子核中有不同数量的质子——这是不同元素能够相互区分的根本原因 。
我们的身体需要碳、氮、氧、磷、钙和铁 。地壳由硅和大量重元素组成；要让地核产生热量，我们需要元素周期表顶端的一系列最重的自然元素——钍、镭、铀，甚至微量的钚 。
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但回到宇宙非常早期，回到人类和生命、太阳系、行星和恒星尚未出现的时代，世界上的一切都只是一个由质子、中子和电子组成的炽热和电离的海洋 。那时候，没有元素、原子和原子核——宇宙太热，所有这些东西都凝聚不起来 。只有随着宇宙的逐渐膨胀和冷却，才能出现稳定的物质 。
随着时间的推移，第一种原子核开始聚合，出现了氢及其同位素，随后出现了氦及其同位素，以及微量的锂和铍 。铍也通过衰变变成锂 。这个宇宙，根据原子核的数量，包含大约92%的氢，8%的氦和0.0000001%的锂；如果按质量计算，它含有约75-76%的氢、24-25%的氦和0.0000007%的锂 。不管是哪一种，都可以看出当时的宇宙几乎充满了氢和氦 。第三名是锂 。
几十万年后，宇宙的温度已经下降到足以允许中性原子形成；几千万年后，引力的崩溃引发了恒星的出现 。恒星内核的核聚变不仅照亮了宇宙，还为它提供了更重的元素 。
当第一颗恒星诞生时，大约是大爆炸后的5000万到1亿年，那时大量的氢开始融合成氦 。但是这些最大的恒星(大约是太阳质量的八倍)消耗非常快，只能存在几百万年 。一旦氢燃料耗尽，恒星的氦核开始收缩 。三个氦核开始融合成一个碳核 。这样的巨星在整个宇宙中的数量大约只有一万亿(10)颗(大约10颗恒星出现在宇宙的前一亿年) 。此时，原本排名第三的锂开始被其他元素超越 。
那么，第三种元素会是碳吗？
因为这样的融合存在于恒星内部的洋葱状结构层中 。氦变成碳，然后在更高的温度下，碳聚集成氧，氧聚集成硅和硫，硅最后变成铁 。最终，铁无法继续融合，恒星内爆，将自己变成超新星 。
国家航空与航天局
超新星中非核聚变反应产生的氢、氦、碳、氧、硅以及所有重元素都是献给宇宙的 。慢中子俘获等过程；氦核和其他较重元素的聚变(产生氖、镁、氩、钙等 。);以及快中子俘获(产生铀等重元素) 。
一代明星不止一个 。现在的恒星并不是由原始的氢和氦组成，而是许多前人的后代 。这一点非常重要，因为否则的话，宇宙中就不会有岩石行星，只有氢和氦组成的气态巨行星 。
国家航空与航天局
在数十亿年的时间里，恒星经历了几代人的生死，其成分也变得越来越复杂多样 。现在大质量恒星核心的聚变不是简单的从氢变成氦，而是出现了一种叫做碳-氮-氧循环的方式 。通过这种方式，恒星积累了越来越多的碳、氧和氮 。
在这种聚变模式下，氦聚变为碳时，很容易得到一个额外的氦原子，变成氧(氧会通过得到另一个氦原子变成氖) 。当我们的太阳到达红巨星阶段时，可能会发生类似的事情 。
太阳(右上角最小的一颗)、变成红巨星后的太阳(右上角太阳下方，类似于橘色巨星大角星)和红巨星心宿二(最大的一颗)的对比 。维基百科(一个基于wiki技术的多语言的百科全书协作计划?也是一部用不同语言写成的网络百科全书? 其目标及宗旨是为全人类提供自由的百科全书)?开放性的百科全书
因此，在碳成为季军的路上，金曜被杀了一程 。当质量足够大的恒星开始碳聚变时，几乎所有的碳都会转化为氧 。恒星爆发时，氧的含量会比碳的含量高很多 。
如果我们观察超新星遗迹和行星状星云，会发现那里的氧含量明显高于碳 。而且任何重元素的含量都可以超过氧 。
所以在今天的宇宙中，氢和氦的含量排名第一和第二 。排在第三位的是氧，其次是碳、氖、氮、镁、硅和铁，硫排在第十位 。
未来呢？
在相当长的一段时间内，在宇宙年龄至少达到现在年龄的几千倍甚至几百万倍之前，宇宙中的恒星会不断形成，直到它们所有的燃料都被抛入星系间空或者完全耗尽 。届时，氦可能取代氢，成为宇宙第一元素；但如果宇宙中有足够多的孤立的、未消耗的氢，氢的含量仍然会排在第一位 。在极其遥远的未来，由于未被抛出星系的物质会被反复用于聚变，碳和氧的含量可能会超过氦；今天排名第三和第四的元素，有一天可能是冠军和亚军 。
两颗褐矮星将在很长时间后合并成一颗恒星 。这样的天体在足够长的时间后，最终会引发核聚变 。国家航空与航天局
我们不能做出明确的结论，因为宇宙一直在变化 。今天，氧是宇宙中第三丰富的元素，但在极其遥远的未来，排名可能会上升，氢和氦的含量也可能会下降 。
【宇宙第三元素之谜 第三元素】别忘了，死星，我们呼吸的氧气，都是它们提供的 。

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