什么？我們所有人都是由星塵組成的？這是在開玩笑嗎？
著名的天體物理學(xué)家卡爾·薩根，一位NASA美國國家航空航天局的重要人物，科普界的先驅(qū)主力，在二十世紀(jì)80年代說過，我們所有人都是由星塵組成。從那以后，薩根的話被廣泛流傳，任何對物理有一絲興趣的人都把他那難以置信的斷言成為了一個關(guān)鍵事實(shí)。盡管如此，更令人印象深刻的是，它實(shí)際上完全是正確的。
但是它究竟意味著什么呢？今天我們會揭開為什么我們確實(shí)都是由星塵組成的奇特原因。你熱衷于事情的真相么？你經(jīng)常好奇么？
我們知道在宇宙中有確定數(shù)量的化成元素，這些元素組成了每一個存在的物質(zhì)，它們都由一個過程稱為“核合成”制造的，它的字面意思上是說制造原子核、原子。最初的元素是在大爆炸時形成的氫和氦，那時宇宙更熱更緊密。據(jù)猜想這個狀態(tài)僅持續(xù)20分鐘，但是在這20分鐘的破曉時刻，宇宙從無到充滿了氫——實(shí)際上是75%的氫，25%的氦和1%的其他物質(zhì)——主要是鋰。
這是三種最輕的元素。第一批星體由此形成，在這些星體中“恒星核合成”的進(jìn)程開始，產(chǎn)生了更重的元素。今天，在周期表的大部分元素可以并且已經(jīng)由星體內(nèi)部產(chǎn)生。宇宙的這種能力——隨著時間的流逝產(chǎn)生越來越重的元素，被稱作“銀河系化學(xué)演化”。重元素，例如鐵，需要在星體的內(nèi)部由更輕更充足的元素如氫和氦去融合。如果我們追溯的足夠遠(yuǎn)，我們可以看到存在的一切宇宙鏈的發(fā)展。第一批星體產(chǎn)生了第一批重元素，然后下一代的星體用這些元素制造更多的變化，如此往復(fù)。這個過程實(shí)際上會無限的持續(xù)，直到宇宙的盡頭，意味著隨著時間的流逝，更新的、更重的元素會在其他新的星體中產(chǎn)生。
而且，這也不是說它好像完全超出了我們的控制。在地球上，人們可以通過核聚變來復(fù)制這種恒星內(nèi)部的環(huán)境，來為我們自己創(chuàng)造新的元素。新加入元素周期表（2016年正式頒布）的四個元素就是用這種方式制造出來的——鉨，鏌，
一些科學(xué)家使得這個想法更進(jìn)一步，甚至認(rèn)為（除了地球圍繞太陽的“宜居帶”之外），我們現(xiàn)在也居住在一個“暫時性的”宜居帶，因?yàn)檫@要?dú)w功于現(xiàn)在的化學(xué)、元素物質(zhì)環(huán)境，我們（以我們現(xiàn)在的狀態(tài)）現(xiàn)在才能生活在宇宙中。在這個確切的時間點(diǎn)上，我們擁有我們生長所需要的一切物質(zhì)，并且生活富足，這是因?yàn)殂y河系的化學(xué)演變正處于正確階段。
但是，盡管它本身非常難以置信，這些由恒星創(chuàng)造的元素最初是如何進(jìn)入我們體內(nèi)的？這根本上要?dú)w功于超新星。超新星——ae.超新星——通常被視為垂死恒星的巨大爆炸——明亮且壯觀，但是它們并不是很常見。事實(shí)上，它們是恒星死亡最罕見的方式之一，因?yàn)橹挥凶畲筚|(zhì)量的恒星才能夠以這樣爆炸的方式死亡。甚至少數(shù)大質(zhì)量的恒星會坍塌成黑洞（它們把物質(zhì)拉進(jìn)去而不是炸出來），但盡管如此，超新星也是一個至關(guān)重要的因素，關(guān)于現(xiàn)實(shí)——包括我們自身的存在——為什么以這樣存在。
一顆超新星將它特定恒星核中所融合的所有稀有元素炸到太空中……將其所有的物理特性分散得很廣。并且，最終，重力將它們捕獲，以便這些物質(zhì)可以被制造成新的東西：新的恒星，但也有新的行星、小行星，甚至是有機(jī)體。也正因如此，你體內(nèi)的一些元素——也是所有人類都有的元素——從技術(shù)上來講可以追溯到138億年前的大爆炸時刻。
在人類死亡、太陽膨脹、地球摧毀滅以后，這些相同的元素將回到其他恒星和行星之中，或許準(zhǔn)備再一次創(chuàng)造循環(huán)。如我們所知，大部分存在的化學(xué)元素并不是生命所必需的，若我們考慮到這一點(diǎn)，那么這種“重生”的情形更加是有可能的。事實(shí)上，地球上的生命組成只有六種基本元素：碳、氫、氮、氧、磷和硫。雖然我們也會使用其他元素來進(jìn)行一些不太重要的過程（比如建筑和科技），但這些我們生活必需的基本元素，構(gòu)成了地球上所有其他形式的生命——植物、動物、微生物等等。最令人興奮的是，這些元素都不僅僅是我們的世界所獨(dú)有的；它們無處不在，這意味著，從理論上講，其他行星上真的可能存在生命，它們的運(yùn)行方式與我們基本相同。
或許，至少，終有一天在其他行星上會出現(xiàn)與我們類似的生命。所有行星都可以使用相同的基礎(chǔ)元素，決定它們是否可用的是時間和地點(diǎn)。我們知道，僅在我們自己的星系中就有數(shù)十億顆潛在的宜居行星（至少在空間上是宜居的）。但是，像地球一樣，它們也存在于（或靠近）一個暫時的宜居帶。生命的誕生仍然是所有必需元素不可思議地結(jié)合在一起（加上百億年的進(jìn)化），但如果它曾經(jīng)發(fā)生過……難道不會再次發(fā)生嗎？對一些科學(xué)家來說，當(dāng)宇宙中廣泛分布著形成一個世界所需的一切原料時，認(rèn)為生命不會在其他地方誕生是更加瘋狂的。
盡管我們還不曾到任何其他恒星近距離觀測和記錄它們的構(gòu)成，但是一個實(shí)驗(yàn)可以幫助我們了解它們的元素組成（以及它們對我們?nèi)祟愖陨韯?chuàng)生的意義），那就是由斯隆數(shù)字天空測量公司在2010年代進(jìn)行的阿帕奇點(diǎn)天文臺的銀河演化實(shí)驗(yàn)。它使用光譜儀來進(jìn)行遠(yuǎn)程觀測，通過轉(zhuǎn)換發(fā)光波長來計算和量化任何存在的給定恒星的元素組成。誠然，恒星內(nèi)部元素的數(shù)量和比例與人類相比是不同的，但人類的痕跡以及地球上生命的基石也的的確確可以在整個宇宙中找到。
所有創(chuàng)造人類的元素最初都是在遙遠(yuǎn)的恒星中心形成的，可能有數(shù)百萬光年之遠(yuǎn)，有些甚至來自大爆炸本身。這就是為什么我們都是由恒星物質(zhì)所組成的。
相關(guān)知識
大爆炸理論是目前流行的宇宙學(xué)模型，它解釋了從最早已知時期到隨后的大規(guī)模演化過程中可觀測的宇宙的存在。該模型描述了宇宙是如何從一個高密度和高溫度的初始狀態(tài)開始膨脹的，并為觀測到的一系列現(xiàn)象提供了全面的解釋，這其中包括豐富的輕元素、宇宙微波背景輻射(CMB)和大型結(jié)構(gòu)。
至關(guān)重要的是，該理論與哈勃-勒梅特定律是一致的，即星系離地球越遠(yuǎn)，它遠(yuǎn)離地球的速度就越快。該理論利用已知的物理定律，將宇宙膨脹的時間向后推，它描述了一個在宇宙中不斷聚集的，在空間和時間上失去意義的奇點(diǎn) (通常被稱為“大爆炸奇點(diǎn)”) 。宇宙膨脹速率的詳細(xì)測量表明，大爆炸奇異點(diǎn)大約出現(xiàn)在138億年前，因此這被認(rèn)為是宇宙的年齡。
在它最初的膨脹之后，也就是這個事件本身通常被稱為“宇宙大爆炸”，宇宙冷卻到足以形成亞原子粒子和后來的原子。這些原始元素組成的巨大云團(tuán)——主要是氫，還有一些氦和鋰——后來在引力作用下結(jié)合在一起，形成了早期的恒星和星系，它們的衍生物如今依舊可見。除了這些原始的構(gòu)建原料，天文學(xué)家還觀察到星系周圍未知暗物質(zhì)的引力效應(yīng)。宇宙中的大多數(shù)引力勢似乎都是以這種形式存在的，大爆炸理論和各種觀測表明，這種過剩的引力勢不是由重子物質(zhì)(如普通原子)產(chǎn)生的。對超新星紅移的測量表明，宇宙的膨脹正在加速，這一觀測歸因于暗能量的存在。
喬治勒梅特在1927年首次指出，膨脹的宇宙可以追溯到一個單一的起源點(diǎn)，他稱之為“原始原子”。埃德溫·哈勃在1929年通過對星系紅移的分析證實(shí)了星系確實(shí)在漂移;這是宇宙膨脹的重要觀測證據(jù)。幾十年來，科學(xué)界分成了兩派，一派是大爆炸理論的支持者，另一派是穩(wěn)態(tài)模型的反對者。兩者都為觀測到的膨脹宇宙提供了解釋，但…
Fy：Guan??，葉，我的給佬，serendipity
