小女孩问：“我们是从哪里来的？”爸爸说：“亲爱的，我们来自星尘。”父亲在女儿的心目中通常都是无所不知的，不过考虑到这位父亲的名字叫卡尔·萨根，我们也不能说小姑娘对爸爸的崇拜过于盲目。所以，下次当你感到沮丧时，只要记住——我们来自于群星。当然，粪便细菌也是一样，还有变态连环杀手……但即便如此，构成我们细胞的物质曾经在天空中某个地方闪耀，真是令人惊讶。但确切点说，物质到底来自哪里呢？最新的研究发现，星际之中某些元素同位素的丰度高于理论预期，这挑战了当前主流的观念。通过分析相对还算年轻的行星状星云K4-47的成分，亚利桑那大学的研究人员提出了一种新颖的思路，某些原子可以具有相当奇特的起源。大部分元素都是各种恒星内部反应的产物。重力将氢元素挤成氦，氦元素又被压在一起形成锂，或其他原子量更大的元素。为了将原子量更大的元素捏在一起——如碳和氧——需要惊人的力量，在诞生伊始，质量就相当于8个太阳的恒星核心处，才能产生如此可怕的压力。尽管如此，在所有组成物质世界的积木中，某些积木块——同位素比其他同位素更难生成。例如，碳13、氧17和氮15。你只能在超新星爆发后的内核坍塌中才能发现上述同位素的踪迹。但事实证明，上述说法存在瑕疵。高级研究员Lucy Ziurys表示，“新星和超新星模型无法解释我们在陨石样本中观察到的氮15和氧17的丰度。”科学家们开始考虑其他创造出元素的途径，这些解释不需要罕见的天体物理事件。距离我们15000光年远处，有一个被称为K4-47的神秘天体。这团行星状星云主要由气态物质和尘埃构成，含有丰富的碳元素，其中许多都是中子多于6的碳同位素。Ziurys认为，这些同位素向我们揭示了元素起源的其他答案。“事实证明，咱们家门口的普通恒星也能够制造出它们。”事实上，就像90％的恒星一样，我们的太阳会随着质量散失而逐渐膨胀，它自身产生的热量吹走外层的气体，变成一个红色的巨大球体。随着时间推移，只留下明亮的“白矮星”核。比起外观变化，恒星内部的死亡过程实际上更加剧烈，巨大的压力足够把额外的中子打进重原子的核心。濒死恒星内核的氢元素，经过数百万年的聚变反应，转化成氦元素。当氢元素消耗殆尽，核心聚变停止，恒星的内部压力无法抗衡自身的重力开始向内坍塌。在氦的累积过程中，最终会达到某个触发点。接近1亿度的高温是一个关键点，那时候，3个氦形成单个碳原子，同时疯狂地释放出能量。缺少外层电子的氦元素不像是气体分子，反而更像是液体分子一样紧紧地粘在一起，吸收反应释放出的热量。这就是所谓的氦闪。“氦闪不像超新星撕裂恒星那样暴烈。”Ziurys说。最后，大约6％的氦转化为碳。然而，要想在这种非超新星路径中得到C-13这样的同位素，原子需要快速逃逸，得到冷却的机会，而不能被卷入其他的反应。如此算下来，数值似乎与观测结果相符。如果发现了新的例子，无疑可以加强了新模型的可信度。一处被称为CK Vul的星云，也具有类似的碳同位素丰度配比。科学家认为，它是两颗白矮星合并后的产物。换句话说，也不能排除K4-47是大质量天体合并后的遗骸。好吧，或许真如科学家所言，构成你我的元素并非像以前所想的那么特别——甚至都不需要引爆超新星！但没必要为此沮丧，我的朋友。让我们同样用小女孩和爸爸的对话收尾吧，当女儿问：“爸爸，那生命又是什么？”“生命是最伟大的奇迹。”本文译自 sciencealert，由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。
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