行星状星云NGC 6302是一颗产生并扩散着巨大尘埃云的极热恒星,这片尘埃云内包含有许多分子,如硅、氧和碳。 – 美国宇航局(NASA)、欧洲空间局(ESA)、哈勃SM4 ERO小组(Hubble SM4 ERO Team)
宇宙中的大部分原子是氢——它是最简单的原子,只由一个质子充当原子核——其余大部分是氦,它的简单程度位居第二。这些原子中的大部分,包括少量的锂和硼,是在宇宙大爆炸后的最初几分钟内诞生的。在极高的温度和压力下,它们无法组成更重的原子核。因此早期宇宙的化学成份是相当简单的。宇宙中的第一代恒星形成时,它们只由简单的电子和质子——也就是氢组成,因为那时只有这些。根据我们建立的模型,这些恒星相当巨大,会很快地将所有可用的氢转换为氦,因此它们是相对比较短命的一代。当它内部的氢用尽后,恒星会进入一系列生命晚期的扩张和收缩,并开始新的聚变过程。这一过程将产生碳、氧,如果恒星足够大,还会产生更重的元素。我们的太阳正处于中年,其氢燃料将在50亿年后用尽。
这些宇宙早期的巨大恒星,会在其生命的晚期突然爆发为超新星。它们足够炽热且巨大,能够自行产生新的元素,因此这一过程兼具破坏性和创造性。恒星在被炸成碎片时,巨大的爆炸会创造新化学元素,并将它们扩散到宇宙空间中。第一代恒星诞生自氢,但是死于更重的原子云。虽然这时新元素的含量仍无法与原始的氢和氦相比,但是即使是如此少的含量,也足以开始改变宇宙的化学组成。
生命的化学也是在此时开始的。氢诞生自宇宙大爆炸,但是没有来自恒星的氧,也就不会有水。我们的身体几乎全部由水组成(取决于你计算的方法),并且几乎所有我们已知的生命都依赖水。穿越恒星而来的氢和恒星制造出来的氧结合,在数十亿年后成为了你表皮细胞中细胞质的组成部分。
第二代恒星是由第一代恒星的碎片形成的,它们并不都十分巨大和易于燃尽;它们中的许多今天仍然健在。这些恒星中比较巨大的,同样也很短命,并且也会以超新星的形式终结,并将更多的元素扩散到宇宙中。你血液中血红蛋白内的铁就是在这样的一次爆炸中形成的。
超新星并不是垂死恒星扩散化学元素的唯一途径。垂死恒星稀薄的大气仅被引力勉强束缚着。当它们脉动时,巨量的气体会以恒星风的形式流失。对太阳来说就是太阳风,对我们来说非常幸运的是它的生活非常平静。离开恒星越远,环境温度就越低,因此原子可以结合为分子:甲烷和二氧化碳,它们都是生命所需的。
