宇宙第三元素到底是什么

第一顆恒星誕生之時(shí)，大約是宇宙大爆炸后5000萬至1億年，那時(shí)大量的氫開始聚變?yōu)楹�。但是這些最為巨大的恒星（質(zhì)量大約是太陽的8倍以上）消耗速度非�？�，大約只能存在幾百萬年。一旦氫燃料耗盡，恒星的氦核開始收縮。三個(gè)氦原子核開始聚變?yōu)橐粋�(gè)碳原子核。整個(gè)宇宙中這類巨星的數(shù)量大約只有一萬億（10^12）（在首個(gè)一億年中，宇宙中大約出現(xiàn)了10^22顆恒星）。此時(shí)，原本排位第三的鋰開始被其它元素超過。

那么此后排在第三的元素是否會(huì)是碳？

因?yàn)檫@樣的聚變存在于恒星內(nèi)部洋蔥一樣的結(jié)構(gòu)層內(nèi)。氦變成碳，隨后在更高的溫度下，碳聚變成氧，氧聚變成硅和硫，硅最終變成鐵。最終，鐵無法繼續(xù)聚變，恒星內(nèi)爆，把自己變成超新星。

超新星把恒星內(nèi)部的氫、氦、碳、氧、硅和所有通過非核聚變反應(yīng)過程產(chǎn)生的重元素奉獻(xiàn)給了宇宙。這些過程如慢中子俘獲；氦原子核和其它較重元素的聚變（產(chǎn)生了氖、鎂、氬、鈣等等）；以及快中子俘獲（產(chǎn)生了鈾等重元素）。

恒星不只有一代，今天的恒星并非由原初的氫氦構(gòu)成，而是許多前輩恒星的后代。這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)槿舴侨绱�，宇宙中就不�?huì)出現(xiàn)巖石行星，僅有的都會(huì)是由氫氦構(gòu)成的氣體巨人。

在幾十億年中，恒星經(jīng)歷了一代代的生死輪回，它們的成份也越來越復(fù)雜多樣�，F(xiàn)在，大質(zhì)量恒星內(nèi)核中發(fā)生的聚變不是簡單的由氫變氦，而是出現(xiàn)了一種被稱碳-氮-氧循環(huán)的方式，通過這種方式，恒星積累了越來越多的碳、氧和氮。

在這種聚變方式中，當(dāng)氦聚變?yōu)樘紩r(shí)，極易因?yàn)楂@得一個(gè)額外的氦原子而變成氧（氧又會(huì)因?yàn)楂@得另一個(gè)氦原子而變成氖）。我們的太陽在到達(dá)紅巨星階段時(shí)也可能會(huì)發(fā)生類似的事情。

▲太陽（右上角最小的）、變成紅巨星后的太陽（右上角太陽下方，與橙巨星大角類似）和紅超巨星心宿二（最大的那個(gè)）的比較

因此在碳成為季軍的半路上，殺出了個(gè)程咬金。當(dāng)質(zhì)量足夠大的恒星開始碳聚變時(shí)，碳幾乎會(huì)全部轉(zhuǎn)變成氧。當(dāng)恒星爆發(fā)時(shí)，氧的含量會(huì)比碳多得多。

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