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作者：天体生物学·黄姤 我们每个人的身体里面都由很多种元素构成，其中最主要的有6种，其中包括水里面的“氢”和“氧”，有机物里的“碳”，牙齿和骨骼里的“钙”，以及蛋白质里的“氮”，还有给我们细胞供能的“磷”，我们身体里的这些原子其实已经在宇宙的时空里穿越了百亿年的时间。  诺贝尔物理学奖·元素合成的理论这个起点要从上个世纪40年代开始讲起，这个年代的人们只知道大爆炸产生了氢、氦和锂，对于其它的元素从何而来一无所知，一个叫“弗雷德·霍伊尔”的英国天文学家，他说是恒星产生了所有的元素，他发表了一篇文章，但是在学术界并没有引起多大的关注，于是他找来了三个非常厉害的帮手。  这4个科学家共同努力了好几年的时间，终于在1957年的时候发表了一篇重要的文章，他们给出了一套完整的恒星是如何合成元素的理论，恒星的内部就是一个高温高压的宇宙熔炉，论证了氦核在高温下“燃烧”产生从碳核到铁核等重元素的过程．在这方面．他与物理学家“威廉·福勒”于1957年合写的论文被称为是现代天文学史上划时代的论著。  我们在元素周期表上所能看到的所有的元素都是在这里面产生的，这篇文章没有抓人眼球的标题，也不是发表在《Nature》或者《Science》上，但是它却为他的作者 “威廉·福勒”获赢得了1957年的诺贝尔物理学奖，虽然很可惜得奖的不是“霍伊尔”，但是他非主流的观点确实刷新了我们对于宇宙起源的认知。  恒星里的宇宙熔炉从130亿年前起就开始生产各种各样的化学元素，那么这么多的元素究竟是如何穿越了百亿年，最后来到太阳系进入我们的身体的呢？大约在137亿年前宇宙发生大爆炸了，宇宙花了大约三分钟的时间，产生了大量的氢、一些氦和极其微量的锂，这锅大爆炸浓汤开始冷却，冷却到大概两亿年的时候，宇宙里出现了第1代恒星，它们开始制造新的化学元素，这些恒星非常明亮而庞大，它们用极其壮烈的方式--“超新星”结束了自己短暂的一生。 “超新星”它们所生产的化学元素被喷射到四面八方，并且被遗传给了下一代恒星，就是这样一代又一代的恒星，可谓前赴后继，使得宇宙当中化学元素的种类和数量不断的增加，直到有一天恰好能够形成太阳系的生命了，于是我们人类就出现了。 数十亿、数百亿乃至数千亿的恒星死去了，我们血液里的铁，我们骨骼里的钙，我们每一次呼吸的氧，所有这些都是从地球诞生很久之前的“超新星熔炉”里炼制出来的。 天文学家发明了一张特别的元素周期表，把所有比氦重的元素全部称为“金属”，所有比氦重的元素不仅仅是我们日常概念中的金属，这些金属元素的总和就叫做“金属含量”。  随着宇宙不断的变老，金属含量这个雪球也越滚越大，每一代新诞生的恒星，它的内部里的金属含量都会比它的上一代恒星稍微多么一点点，一直到了今天这些新诞生的恒星，它们已经继承了成千上万代恒星的遗产，所以它们内部的金属含量已经是130亿年前的200万倍了，一颗金属含量很低的恒星，意味着这是宇宙的极早期。 由于限于我们现在的观测能力，第1代恒星对我们来说就像传说一样，而我们现在能够直接观测到的最古老的恒星，其实是它们的直系后代这些恒星还来不及产生更多的金属，所以称它们为“贫金属星”，但是它们对于宇宙演化的意义是非常重大的，假如现在的宇宙有100岁，这些“贫金属星”诞生的时候，宇宙还到5岁，所以在它们的身体里隐藏了许多宇宙婴幼儿时期的重要信息，这也是为什么天文学家称它们为“宇宙化石”。 人类生命元素的起源我们血液里的铁，我们骨骼里的钙，究竟第1次产生在宇宙是什么时候？ 宇宙早期的化学成分，我们不能把星星搬回实验室或者办公室来研究，所以天文学家要用望远镜来观测它们，通过“二维恒星光谱”，看到横向的每一层是我们眼睛所能看到的不同颜色的星光，竖线则是炙热的星光在穿过较冷的外层大气时，在特定的波长产生的吸收，也就是说这每一条暗线都是某一个元素，在星光里留下的特定信息。人类的基因图谱和“二维恒星光谱”是有些相似的，恒星光谱隐藏了恒星的基因。  怎么来提取恒星的基因呢？ 这就要用到天文研究上更常见的“一维光谱”了，它的作用非常大，通过测量这里面的谱线的强度，不仅可以知道恒星制造了哪些元素、制造了多少，通过结合它的外层大气的情况，甚至可以知道这颗恒星的年龄，它的体重，它在哪里诞生，它最近是不是和附近的恒星发生过激烈的碰撞，所以说恒星光谱是窥探恒星的秘密提取恒星DNA的一大神器。 像太阳这样的年轻的恒星很好找，但是“贫金属”的古老恒星非常难求。 举例说明： 比如说我们在太阳附近随便能找到很多恒星，蓝色的全部都是年轻的恒星，只有红色的才是“贫金属星”。  图解：图片中只有4颗红色的贫金属星” 古老的恒星“贫金属星”我们国家自己设计并且建造的“郭守敬望远镜”，它能拍下3000多颗恒星的光谱，花了5年的时间获得了超过900万条恒星光谱，并且发现了一颗极其古老的超级“贫金属星·J1253+0753”，这颗星的年龄差不多有130亿岁，几种与宇宙同年龄，它的年老程度已经排进了世界前20。 在这颗“J1253+0753”恒星的光谱里面探测到了氢、碳、钙、铁，这些元素都是对于我们人体生命非常重要的元素，我们身体里面的这些元素远比我们整个人类的进化历史要古老的很多。  唯一一种产生于宇宙大爆炸的元素锂元素对于我们人体来说它是一个微量元素，但它也是一个非常重要的生命动力元素，它是唯一一种产生于宇宙大爆炸的金属元素，虽然恒星内部其实可以合成锂，但是恒星合成的锂寿命非常的短，不能够存留多久。 手机电池里的锂、新能源汽车电池里的锂，地球上最大锂矿的锂，全部都来自于大爆炸的最初三分钟，对于恒星而言，锂元素也是一个微量元素，通常在光谱当中只能看见很弱的锂吸收线或者是根本看不到，而理论和以往的观测数据“贫金属星”里面的锂含量尤其极低。  结语即使在最古老的恒星当中，也能探测到对于人类生命非常重要的氢、氦、碳、氮、氧、钙、铁、锂等等元素，一直以来我们以为只能在地球上合成的“磷”，也被证明发现在年近百亿岁的古老恒星当中，这些看似不起眼的年老小星星，一定会在未来的某个时间带给我们意料的新惊喜。
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