深度長文：地球上的重金屬都來自哪里？需要穿越到百億年前！

地球上擁有近100種天然元素，而所有這些元素在地球誕生之初，也就是大約46億年前就存在了。正是如此豐富多彩的元素，才讓地球擁有豐富的地形地貌和多彩的生命世界，才能孕育出人類這種高級智慧物種。

重金屬在我們日常生活中是很常見的，即便是我們人體內，也含有重金屬，比如說鐵、鋅、銅、錳、鈷、硒等重金屬。這些重金屬元素在人體內參與多種酶的活動，調節代謝過程，維持身體的正常功能，因此適量補充這些元素對于維持健康是非常重要的。

那么，你沒有想過，這些重元素到底來自哪里？最初是如何形成的？為什么越重的元素含量就會越少呢？比如說金銀和鉑等重金屬含量都很少。

想要知道這些問題的答案，我們需要一些穿越到百億年前，一直到宇宙誕生之初。

主流科學理論認為，我們的宇宙起源于138億年前的大爆炸，也就是宇宙大爆炸理論，我們如今看到的一切都是宇宙大爆炸的產生。而在宇宙138億年的漫長演化史上，最初的三分鐘是極其重要的。

科學家們表示，宇宙大爆炸最初的三分鐘發生的事件總和，遠遠超過之后138億年的事件總和！很難想象，最初的三分鐘經歷了怎樣復雜的演化進程，而正是最初的三分鐘奠定了之后長達138億年宇宙演化史的基礎。

宇宙在誕生之初，形成的元素其實是非常有限的，只有氫和氦兩種最輕的元素，其中大部分都是氫。而在之后的漫長歲月里，宇宙就像一個“超級大熔爐”一樣，不斷“鍛造”出更重的元素，開啟了極其漫長的“創世之旅”。氫和氦等元素通過相互碰撞，發生融合形成更重的元素，那么具體的進程是怎么樣的呢？

兩個字：恒星！

我們得感謝恒星，因為它就是冶煉元素的“大熔爐”。

宇宙中只有氫和氦兩種元素的狀態持續了相當長的時間，大約一億年！之后隨著宇宙溫度不斷下降，氫和氦開始發生融合，融合的動力就在于引力，準確來講是“不平衡的引力”。

我們都知道，引力無處不在，但如果宇宙間的引力是平衡的，宇宙誕生之初的氫和氦等元素就不會在引力作用下聚集在一起，而是會彼此保持平衡。

但是，絕對平衡的完美宇宙是不存在的，由于宇宙中存在溫度密度的差異，就會造成宇宙某個區域的引力稍大，于是在引力的作用下，就會吸引更多的物質（氣體云）不斷聚集過來。

聚集而來的氣體云帶來了更多的質量，也意味著更大的引力，然后又會吸引更多的氣體云。就這樣這個過程不斷反復，就像滾雪球一樣，越來越多的氣體云不斷聚集在一起，聚集的速度越來越快，質量和引力會不斷變大。

氣體云的核心溫度和壓強會越來越高，到了某個臨界點，就會引發宇宙中極其重要的一個大事件：核聚變。也宣告恒星的誕生。

而核聚變就是氫元素聚變成重元素的過程。拿我們的太陽來講，太陽的核心溫度高達1500萬度，壓強達到地球大氣壓的2500億倍，在如此高溫高壓下，氫會聚變成氦，然后是碳，氧等更重的元素。

質量更大的恒星，能聚變出更重的元素。但是恒星的核聚變并不能一直持續下去，一旦聚變到鐵元素，恒星核聚變就戛然而止了，或者說恒星就死亡了。為什么這么說？

簡單說，因為鐵是最穩定的元素，鐵元素的比結合能最高。

何為比結合能？先了解一下“結合能”的概念。我們都知道原子核是由質子和中子等核子構成的，質子和中子之間通過強核力結合在一起，通過強核力結合在一起的能量就是“結合能”。如果想把核子分開，需要強大的能量來對抗核子之間的“結合能”。

說白了，就是核能。

而比結合能就是結合能與核子數量的比值，就相當于GDP與人均GDP之間的關系。比結合能越大，代表元素越穩定。而鐵元素的比結合能是最大的，所以也最穩定。

比鐵更輕的元素在聚變的過程中，都會釋放出能量。而比鐵更重的元素想要發生聚變，不但不會釋放能量，反而需要吸收能量。

而我們都知道，恒星之所以能保持長達數十億年的穩定，就是因為核聚變過程中釋放的能量與自身產生的萬有引力達到平衡。如果聚變的過程不再釋放能量，就沒有力量與萬有引力保持平衡，結果就是萬有引力徹底失控，恒星開始在引力作用下急劇向內坍縮，實際上也宣告了恒星的死亡。

但并不是所有恒星都可以聚變到鐵元素的，比如說我們的太陽，由于質量不夠大，由于核心壓力和溫度不夠，并不足以聚變出鐵元素。不過科學家在對太陽光譜進行分析時，發現太陽含有比鐵更重要的元素，這到底是怎么回事呢？

唯一的解釋就是：這些比鐵更重的元素一開始就存在了，并不是通過太陽的核聚變產生的。那么一開始就存在的重元素到底來自哪里呢？

接著恒星的死亡來講。恒星的死亡，并不意味著元素聚變的結束，雖然比鐵更重的元素發生聚變時需要吸收能量，但如果真的有足夠多的能量，比鐵更重的元素也是可以繼續聚變下去的。

而恒星死亡之后，在引力的作用下會急劇向內坍縮，尤其是大質量恒星，坍縮的過程更加劇烈。龐大的恒星物質在向內坍縮的過程中不斷撞擊死亡恒星的內核，給內核帶去了巨大的能量，溫度和壓強急劇攀升，足以引發新一輪的聚變，比鐵更重的元素會繼續聚變下去。

這其實就是超新星爆發，是大質量恒星的專利。超新星爆發過程中會在短短幾秒時間里釋放出超級能量，以高能粒子的方式噴射出來，影響范圍非常廣。最終只會留下致密的內核，也就是中子星甚至黑洞，而內核外的物質則被拋灑到浩瀚星際空間，成為下一代恒星和行星的原材料，主要以輕元素為主。

而我們的太陽就是通過不斷聚集這些原材料形成的恒星，這也是為什么科學家們會在太陽上發現少量比鐵更重的元素，因為太陽并不是第一代恒星，而是第二代或第三代恒星（科學家們并不確定，但肯定不是第一代），上面的重元素只是繼承了第一代恒星的物質而已。

科學家們一度認為比鐵更重要的元素就是通過超新星爆發產生的，不過之后發現理論上可能行不通，這并不是說超新星爆發不能產生重元素，而是說不能產生足夠的重元素。

因為比鐵更重的元素主要通過俘虜中子，發生貝塔衰變產生的，理論上超新星爆發確實可能在短時間里制造大量重元素，但由于缺乏足夠的中子，實際上是很難行得通的。

而天文學家在觀察另一個宇宙大事件時，發現了重元素的另一種來源方式：中子星碰撞。中子星是大質量恒星死亡后的致密內核，密度非常高。而且還有一個特點，中子星通常都會以雙星系統出現，也就是說兩顆中子星圍繞著彼此運行。在運行的過程中，難免會因為各種未知因素發生碰撞，碰撞瞬間會釋放出超級能量還有大量中子，足以在極短時間里制造出大量的重金屬，比如說金銀， 鉑等。

總結

地球上所有生命都是碳基生命，而大自然花費了長達一億年的時間才制造出了碳元素，之后又經歷漫長演化，通過恒星核聚變，超新星爆發和中子星碰撞，制造出比鐵更重的元素。

某種意義上講，你我包括我們每天所見的宇宙萬物，其實都是“核廢料”，因為幾乎所有的元素都是來自死亡的恒星，準確來講來自死亡恒星的“灰燼”，而中子星則是大質量恒星死亡之后的“墳墓”。

再次回想恒星的整個演化史，只能用“悲壯”兩字形容，但悲壯中絲毫不缺乏新生的力量。恒星的每次死亡，都意味著另一種新生，年輕恒星的浴火重生。埋藏在宇宙每個角落里的金銀等重元素，似乎都在訴說著數十億年前上演無數次的宇宙大事件。

而我們每一個人，其實都是宇宙漫長演化史的見證者，因為我們身體內的每一種元素都來自數十億甚至上百億年前的恒星！

完！