源自Forbes宇宙大爆炸專(zhuan) 欄，作者Ethan Siegel

　　翻譯：毛明遠

　　本文轉自牧夫天文

　　整個(ge) 元素周期表中僅(jin) 有氫和氦來自宇宙大爆炸，其它的所有元素均形成於(yu) 恒星。

　　-恒星核聚變將輕元素變為(wei) 更重的元素

　　-超新星爆發產(chan) 生更重的元素

　　-更暴力的宇宙現象，比如中子星合並，會(hui) 產(chan) 生最重的元素

　　-還有就是恒星遺跡中的星雲(yun) 物質發生衰變，或遭遇高能宇宙射線轟擊後變為(wei) 其它元素

　　X射線和可見光影像合成

　　Credit：X-ray： NASA/CXC/SAO/D.Patnaude， Optical： DSS， via https://chandra.harvard.edu/photo/2012/kepler/。

　　上述理化過程豐(feng) 富了宇宙的物質，它們(men) 發生在宇宙演化的每一個(ge) 階段，而這些不斷變化中的物質構成了整個(ge) 宇宙：星雲(yun) 、恒星和行星等，也包括我們(men) 人類所處的太陽係。我們(men) 生機勃勃的世界中超過90%的物質源自恒星，這裏所指的恒星並不是現在的太陽，而是前幾代演化過程中的恒星。

　　但是，當我們(men) 檢視元素周期表，我們(men) 的世界中竟然缺少第43號元素锝。它是一種密度和鉛相似的灰色閃亮金屬，熔點超過3000華氏度。

　　太陽係元素豐(feng) 度分布圖

　　Credit：Image credit： Wikimedia Commons user 28bytes， under a CC-BY-SA-3.0， with annotations added by E。 Siegel。

　　太陽係沒有锝的原因是：所有锝的同位素均是放射衰變物質，其中半衰期最長的也隻有幾百萬(wan) 年。如果早期地球曾經有過一定量的锝，但40億(yi) 年過去了，地球上基本找不到锝。但事實上，有種情況會(hui) 有锝產(chan) 生，理論上鈾礦中物質衰變會(hui) 有微量的锝產(chan) 生。估計每克鈾能夠產(chan) 生1皮克（10^-12 g）锝。（譯者注：然而自然界的鈾元素半衰期又極長，幾種同位素中豐(feng) 度最高的鈾238半衰期長達44.7億(yi) 年）

　　天然鈾礦石

　　Image credit： Andrew Silver， USGS， via Wikimedia Commons， of naturally occurring Uranium Ore， composed of one-trillionth Technetium。

　　當然，人類有手段製造锝，方法一是利用核裂變；方法二是粒子加速器轟擊。現實中我們(men) 人類還將一種製備出的锝同位素用於(yu) 醫療。雖然現在地球自然環境中幾乎找不到锝，但恒星可以產(chan) 生锝，產(chan) 生锝的過程並不是開篇列舉(ju) 的四大方式，而是通過在某種類型的恒星上較穩定的S過程-慢中子捕獲中產(chan) 生的。

　　幾個(ge) 典型恒星的年齡和大小，橫軸十億(yi) 年計

　　Image credit： European Southern Observatory （ESO）/M。 Kornmesser， via https://www.eso.org/public/images/eso1337a/。

　　巨星讓氦聚變碳13或氖22時會(hui) 產(chan) 生自由的中子。我們(men) 的太陽終將有一天變為(wei) 巨星，體(ti) 積擴大超過現在的100倍。這時就會(hui) 發生上述作用，額外的中子與(yu) 內(nei) 部的重元素作用，向著元素周期表上行。這一過程並不快，但特定階段下锝的豐(feng) 度還是會(hui) 達到一定程度。這一類恒星我們(men) 又稱其為(wei) 锝星，我們(men) 可以通過光譜分析來確定它，此類恒星的亮度非常高。

　　太陽和紅巨星對比

　　Image credit： European Southern Observatory （ESO）， via https://www.eso.org/public/images/eso0729a/。

　　現實中，這種慢中子捕獲過程會(hui) 構建鐵元素以上的重元素，直至鉛和鉍元素，但正如上文所述锝的情況比較特殊，我們(men) 隻能在這樣的巨星中觀測到。此外，在恒星內(nei) 核區域形成的锝還要出現在外層後，我們(men) 才會(hui) 觀測到。科學家在20世紀30年代就通過實驗室製造出锝，但直至1952年才在巨星中觀測到锝。

　　有趣的是一方麵在巨星階段下逐步產(chan) 生锝，恒星終結的時候會(hui) 通過爆發將包括锝這樣的物質散布到周圍，形成行星狀星雲(yun) ，爾後繼續演化成下一代的恒星和行星；另一方麵是锝的半衰期較短，幾百萬(wan) 年時間後絕大部分锝就變為(wei) 了其它元素。

　　星雲(yun)

　　Images credit： NASA / ESA and the Hubble Space Telescope， via hubblesite.org at https://hubblesite.org/hubble_discoveries/10th/photos/slide27.shtml。

　　新一代的恒星和行星形成之時，锝早已經消失了。目前科學家甚至沒有在行星狀星雲(yun) 中發現過锝。如果非要在自然條件下獲取锝，一種方式是前文描述過的足夠量的合適的衰變；另一種就是待到太陽巨星絢爛之時！