外太空没有氧气？并不正确，它可能比你想象得还要多

原子是由原子核和围绕原子核运动的电子组成的。原子构成一般物质的最小单位，称为元素。

氢一定是地球上最丰富的元素，其次是氦，那么第三丰富的元素呢？你知道是哪一个吗？

宇宙早期元素的形成

我们在地球上看到和接触到的所有物质，都是由相同的两种亚原子粒子组成，即带正电的原子核和带负电的电子。这两种亚原子粒子（原子）相互作用（吸引、排斥并结合形成新的稳定能量状态）的方式是我们周围世界存在的原因。

尽管正是这些原子的量子和电磁特性使我们的宇宙得以存在到今天，但我们知道宇宙一开始并没有创造出构成万物所必需的基本成分，更不用说所谓的化学键了和大分子结构。

所以为了形成不同的化学键结构，为了构建复杂的分子，我们需要很多不同的原子。不仅数量要多，原子的种类也要丰富多样，或者说原子核中的质子数变化很大。

我们人体的存在需要碳、氮、氧、磷、钙、铁等元素，这些元素在宇宙刚形成时是不存在的。我们星球的存在离不开硅和无数其他重元素，从元素周期表中最轻的元素一直到我们发现的天然存在的最重元素：铀，甚至微量的钚。

事实上，我们在太阳系所有行星上都发现了元素周期表中所有重元素存在的迹象，除了人为干预产生的重元素，我们发现自然界中自然存在的约90种重元素元素。然而在人类之前，在生命之前，在太阳系形成之前，甚至在第一颗恒星之前，宇宙的早期阶段只是由质子、中子和电子构成的热离子海。

随着年轻、炽热、致密的宇宙随着时间的推移膨胀和冷却，它最终达到了可以稳定地融合质子和中子形成原子核的程度。因为早期辐射粒子（主要是光子）的能量太高，会导致原子核电离，也可以认为是爆炸。

此时质子和中子的聚变称为大爆炸核合成。其实和星聚变的原理是一样的，也是一系列的连锁反应。但是膨胀的宇宙既没有恒星核心的密度，也没有恒星核心的温度。

因此，在链式反应之后，我们得到了一个宇宙（以原子核的数量表示）92%的氢、8%的氦、0.00000001%的锂和10^-19的铍。为什么不形成更重的元素？

单个质子和单个中子融合形成氘，这是形成重元素的连锁反应的第一步。要完成这一步，宇宙首先要降温，但是当宇宙达到一个相对较低的温度和密度时，除了少量的氦和少量的锂，宇宙无法产生任何比锂重的元素（详情，请点击上面的链接）。因此，在宇宙中很短的时间内，锂（元素周期表中的第三种元素）是宇宙中第三丰富的元素。

但是一旦宇宙开始形成恒星，一切都变了。

第一颗恒星诞生的那一刻，大约在大爆炸后50到1亿年，大量的氢开始融合成氦。但更重要的是，最大质量的恒星（质量是太阳质量的8倍以上的恒星）燃烧氢燃料的速度如此之快，以至于只需几百万年就可以耗尽氢。一旦这些大质量恒星的核心耗尽了氢，氦核心就会收缩并开始将三个氦原子核聚变成碳！只要整个宇宙中还有大约一万亿颗这样的大质量恒星，锂作为第三丰富元素的地位就会消失。

不过好不容易破纪录了，carbon会是第三名吗？

我们知道，恒星像洋葱一样，层层融合元素。氦融合形成碳，然后在更高的温度下，碳融合产生氧，氧融合形成硅和硫，硅最终融合形成铁。最后，铁无法融合成任何其他元素，因此核心内爆，恒星变成超新星。

超新星的爆炸丰富了宇宙介质的元素组成，包括返回的氢、氦、碳、氧、硅和其他过程形成的所有元素：

慢中子俘获（s过程），根据依次形成元素，

氦核与重元素聚变（产生氖、镁、氩、钙等），以及

快中子俘获（r过程），产生比铁重的元素，一路到铀，甚至更重。

超新星爆炸后，会产生大量的自由中子。这些中子会与其他原子核碰撞而被俘获，所以称为中子俘获过程，按俘获速度分为快和慢。它们都可以形成在恒星聚变过程中无法产生的元素。

这个过程在许多代恒星中重复。而大质量恒星并不是简单地将氢聚变成氦来产生能量（即质子-质子链式反应），更多的是在所谓的碳-氮-氧循环（也称为贝斯-韦策克循环）中进行通过融合氢来产生能量，随着时间的推移，碳和氧的数量趋于平衡（氮含量减少）。恒星经过氦聚变产生碳后，很容易获得额外的氦原子形成氧，甚至在氧中加入另一个氦原子形成氖。当一颗恒星大到足以开始将碳燃烧成氧气时，这个过程就几乎完成了，产生的氧气远远多于碳。

当我们观察超新星遗迹和行星状星云时，它们分别是超大质量恒星和类太阳恒星的遗迹，我们发现在所有情况下，氧在质量和数量上都远远超过碳。我们还发现其他较重的元素都没有氧气那么多！这些氧原子可以在气体云中结合形成氧气，甚至可以与其他元素形成更复杂的化学分子。

宇宙的寿命和恒星存在的时间告诉我们，氧是宇宙中第三丰富的元素。但它仍然远远落后于氦气和氢气。

总结

经过足够长的时间，至少是现在宇宙年龄的几千倍，甚至可能是几百万倍，氦最终可能会超过氢，成为宇宙中最丰富的元素。在很长的时间尺度上，宇宙中的元素通过一代又一代的恒星融合，甚至碳和氧最终可能会超过氦成为宇宙中最丰富的元素。

宇宙还在变化！氧气目前是宇宙中第三丰富的元素，在遥远的未来，随着氢气和氦气的下降，氧气甚至可能有机会进一步上升。当我们每次呼吸并感到满足时，我们应该感谢所有出现在我们面前的星星，因为它们是地球拥有氧气的唯一原因！