深度长文：地球上的重金属都来自哪里？需要穿越到百亿年前！

地球上拥有近100种天然元素，而所有这些元素在地球诞生之初，也就是大约46亿年前就存在了。正是如此丰富多彩的元素，才让地球拥有丰富的地形地貌和多彩的生命世界，才能孕育出人类这种高级智慧物种。

重金属在我们日常生活中是很常见的，即便是我们人体内，也含有重金属，比如说铁、锌、铜、锰、钴、硒等重金属。这些重金属元素在人体内参与多种酶的活动，调节代谢过程，维持身体的正常功能，因此适量补充这些元素对于维持健康是非常重要的。

那么，你没有想过，这些重元素到底来自哪里？最初是如何形成的？为什么越重的元素含量就会越少呢？比如说金银和铂等重金属含量都很少。

想要知道这些问题的答案，我们需要一些穿越到百亿年前，一直到宇宙诞生之初。

主流科学理论认为，我们的宇宙起源于138亿年前的大爆炸，也就是宇宙大爆炸理论，我们如今看到的一切都是宇宙大爆炸的产生。而在宇宙138亿年的漫长演化史上，最初的三分钟是极其重要的。

科学家们表示，宇宙大爆炸最初的三分钟发生的事件总和，远远超过之后138亿年的事件总和！很难想象，最初的三分钟经历了怎样复杂的演化进程，而正是最初的三分钟奠定了之后长达138亿年宇宙演化史的基础。

宇宙在诞生之初，形成的元素其实是非常有限的，只有氢和氦两种最轻的元素，其中大部分都是氢。而在之后的漫长岁月里，宇宙就像一个“超级大熔炉”一样，不断“锻造”出更重的元素，开启了极其漫长的“创世之旅”。氢和氦等元素通过相互碰撞，发生融合形成更重的元素，那么具体的进程是怎么样的呢？

两个字：恒星！

我们得感谢恒星，因为它就是冶炼元素的“大熔炉”。

宇宙中只有氢和氦两种元素的状态持续了相当长的时间，大约一亿年！之后随着宇宙温度不断下降，氢和氦开始发生融合，融合的动力就在于引力，准确来讲是“不平衡的引力”。

我们都知道，引力无处不在，但如果宇宙间的引力是平衡的，宇宙诞生之初的氢和氦等元素就不会在引力作用下聚集在一起，而是会彼此保持平衡。

但是，绝对平衡的完美宇宙是不存在的，由于宇宙中存在温度密度的差异，就会造成宇宙某个区域的引力稍大，于是在引力的作用下，就会吸引更多的物质（气体云）不断聚集过来。

聚集而来的气体云带来了更多的质量，也意味着更大的引力，然后又会吸引更多的气体云。就这样这个过程不断反复，就像滚雪球一样，越来越多的气体云不断聚集在一起，聚集的速度越来越快，质量和引力会不断变大。

气体云的核心温度和压强会越来越高，到了某个临界点，就会引发宇宙中极其重要的一个大事件：核聚变。也宣告恒星的诞生。

而核聚变就是氢元素聚变成重元素的过程。拿我们的太阳来讲，太阳的核心温度高达1500万度，压强达到地球大气压的2500亿倍，在如此高温高压下，氢会聚变成氦，然后是碳，氧等更重的元素。

质量更大的恒星，能聚变出更重的元素。但是恒星的核聚变并不能一直持续下去，一旦聚变到铁元素，恒星核聚变就戛然而止了，或者说恒星就死亡了。为什么这么说？

简单说，因为铁是最稳定的元素，铁元素的比结合能最高。

何为比结合能？先了解一下“结合能”的概念。我们都知道原子核是由质子和中子等核子构成的，质子和中子之间通过强核力结合在一起，通过强核力结合在一起的能量就是“结合能”。如果想把核子分开，需要强大的能量来对抗核子之间的“结合能”。

说白了，就是核能。

而比结合能就是结合能与核子数量的比值，就相当于GDP与人均GDP之间的关系。比结合能越大，代表元素越稳定。而铁元素的比结合能是最大的，所以也最稳定。

比铁更轻的元素在聚变的过程中，都会释放出能量。而比铁更重的元素想要发生聚变，不但不会释放能量，反而需要吸收能量。

而我们都知道，恒星之所以能保持长达数十亿年的稳定，就是因为核聚变过程中释放的能量与自身产生的万有引力达到平衡。如果聚变的过程不再释放能量，就没有力量与万有引力保持平衡，结果就是万有引力彻底失控，恒星开始在引力作用下急剧向内坍缩，实际上也宣告了恒星的死亡。

但并不是所有恒星都可以聚变到铁元素的，比如说我们的太阳，由于质量不够大，由于核心压力和温度不够，并不足以聚变出铁元素。不过科学家在对太阳光谱进行分析时，发现太阳含有比铁更重要的元素，这到底是怎么回事呢？

唯一的解释就是：这些比铁更重的元素一开始就存在了，并不是通过太阳的核聚变产生的。那么一开始就存在的重元素到底来自哪里呢？

接着恒星的死亡来讲。恒星的死亡，并不意味着元素聚变的结束，虽然比铁更重的元素发生聚变时需要吸收能量，但如果真的有足够多的能量，比铁更重的元素也是可以继续聚变下去的。

而恒星死亡之后，在引力的作用下会急剧向内坍缩，尤其是大质量恒星，坍缩的过程更加剧烈。庞大的恒星物质在向内坍缩的过程中不断撞击死亡恒星的内核，给内核带去了巨大的能量，温度和压强急剧攀升，足以引发新一轮的聚变，比铁更重的元素会继续聚变下去。

这其实就是超新星爆发，是大质量恒星的专利。超新星爆发过程中会在短短几秒时间里释放出超级能量，以高能粒子的方式喷射出来，影响范围非常广。最终只会留下致密的内核，也就是中子星甚至黑洞，而内核外的物质则被抛洒到浩瀚星际空间，成为下一代恒星和行星的原材料，主要以轻元素为主。

而我们的太阳就是通过不断聚集这些原材料形成的恒星，这也是为什么科学家们会在太阳上发现少量比铁更重的元素，因为太阳并不是第一代恒星，而是第二代或第三代恒星（科学家们并不确定，但肯定不是第一代），上面的重元素只是继承了第一代恒星的物质而已。

科学家们一度认为比铁更重要的元素就是通过超新星爆发产生的，不过之后发现理论上可能行不通，这并不是说超新星爆发不能产生重元素，而是说不能产生足够的重元素。

因为比铁更重的元素主要通过俘虏中子，发生贝塔衰变产生的，理论上超新星爆发确实可能在短时间里制造大量重元素，但由于缺乏足够的中子，实际上是很难行得通的。

而天文学家在观察另一个宇宙大事件时，发现了重元素的另一种来源方式：中子星碰撞。中子星是大质量恒星死亡后的致密内核，密度非常高。而且还有一个特点，中子星通常都会以双星系统出现，也就是说两颗中子星围绕着彼此运行。在运行的过程中，难免会因为各种未知因素发生碰撞，碰撞瞬间会释放出超级能量还有大量中子，足以在极短时间里制造出大量的重金属，比如说金银， 铂等。

总结

地球上所有生命都是碳基生命，而大自然花费了长达一亿年的时间才制造出了碳元素，之后又经历漫长演化，通过恒星核聚变，超新星爆发和中子星碰撞，制造出比铁更重的元素。

某种意义上讲，你我包括我们每天所见的宇宙万物，其实都是“核废料”，因为几乎所有的元素都是来自死亡的恒星，准确来讲来自死亡恒星的“灰烬”，而中子星则是大质量恒星死亡之后的“坟墓”。

再次回想恒星的整个演化史，只能用“悲壮”两字形容，但悲壮中丝毫不缺乏新生的力量。恒星的每次死亡，都意味着另一种新生，年轻恒星的浴火重生。埋藏在宇宙每个角落里的金银等重元素，似乎都在诉说着数十亿年前上演无数次的宇宙大事件。

而我们每一个人，其实都是宇宙漫长演化史的见证者，因为我们身体内的每一种元素都来自数十亿甚至上百亿年前的恒星！

完！