現在人類已知宇宙中有118種元素，元素的種類是以原子核中質子數為(wei) 標準來確定的，原子核從(cong) 1個(ge) 質子，到118個(ge) 質子，在元素周期表中排列成118種元素。鐵元素在元素周期表中位列第26位。也就是說，在鐵元素之後，還有92種元素。

恒星核聚變的條件

何謂核聚變？核聚變就是在高溫或高壓條件下，氫原子核通過融合變成相對更重的原子核的過程，在這個(ge) 過程會(hui) 損失一部分質量，這些質量嚴(yan) 格遵循愛因斯坦質能方程，轉換成巨大能量釋放出來。

現代宇宙天文學常識告訴我們(men) ，宇宙大爆炸初期，最早形成的元素隻有氫和氦，還有極微量的鋰，鋰以後的115種元素都是沒有的。宇宙大爆炸10億(yi) 年左右，原始星雲(yun) 才凝聚形成了恒星，從(cong) 此恒星成為(wei) 可見宇宙的主要組成，占總質量90%以上。

由於(yu) 恒星巨大質量形成的高溫高壓，在核心部分會(hui) 激發核聚變。由於(yu) 宇宙元素主要是氫和氦，即便到現在宇宙已經有了118種元素，氫和氦在宇宙中的豐(feng) 度依然占99%左右，其中氫的質量占有75%（體(ti) 積占90%左右），因此所有的恒星核心核聚變都是從(cong) 氫開始，逐步發展到更重元素。而氫核聚變是所有恒星維持主序星階段的主要動力。

主序星階段是恒星最穩定時期，占恒星總壽命的90%時間；恒星其餘(yu) 壽命時間發生在形成階段和氫核聚變結束後的演化晚期，這段時間是恒星不穩定的快速變化階段。

核聚變的條件要求很高，越重的原子核，聚變要求的溫度和壓力越高。恒星巨大的引力向心壓力，相對降低了核聚變的溫度要求，一般來說，恒星氫核聚變所需溫度需要1000萬(wan) K，氦核聚變溫度需要2億(yi) K，碳核聚變溫度需要8億(yi) K，氧核聚變小15億(yi) K，矽核聚變需要35億(yi) K。

質量越大的恒星，核心引力壓力越大，溫度越高，核聚變就越激烈，氫燃燒得就越快，這樣壽命就越短。質量越小的恒星，核聚變就越溫和緩慢，因此壽命就越長。

太陽核聚變最多生成碳，大質量恒星最後生成鐵

太陽核心溫度隻有1500萬(wan) K，壓力達到3000億(yi) 個(ge) 地球大氣壓。這種溫度壓力隻能進行氫核聚變，每四個(ge) 氫核聚變成一個(ge) 氦核，在這個(ge) 聚變過程會(hui) 虧(kui) 損約0.7%的質量，根據愛因斯坦質能轉換公式，釋放出相應的能量。太陽核聚變每秒鍾轉化氫核6億(yi) 噸，融合出5.958億(yi) 噸的氦，有420萬(wan) 噸質量轉化為(wei) 3.78*10^26J（焦耳）的能量。

太陽的這些能量一方麵產(chan) 生巨大輻射壓，抵消了引力的坍縮壓力，讓太陽一直維持著穩定的狀態；另一方麵以電磁輻射的方式，將能量傳(chuan) 遞到太陽表麵，並源源不斷地釋放到太空，地球承接到其中22億(yi) 分之一。

太陽的主序星階段可以維持100~110億(yi) 年。現在太陽年齡約46億(yi) 歲，壽命還有54~64億(yi) 年。太陽核心的氫燒完了，太陽大限就到了，進入衰老期，這個(ge) 階段很短，隻有約1~5億(yi) 年左右。

這時的太陽會(hui) 變得很不穩定，核心氫燒完，隻剩下一個(ge) 氦核，氦核聚變的溫度和壓力要求更高，太陽核心溫度壓力達不到氦核聚變要求，核聚變就熄滅了。沒有了核聚變巨大輻射壓抵消外圍巨大引力壓，恒星就會(hui) 向內(nei) 坍縮，這樣就會(hui) 導致核心壓力和溫度急劇增高，就點燃了氦核聚變。

氦核聚變的巨大輻射張力，讓恒星外殼膨脹，太陽就會(hui) 漸漸變成一個(ge) 紅巨星，半徑增加到現在的250~300倍，而且外圍物質不斷飄散到太空，質量越來越小。

這樣的過程不斷發生，就依次點燃了一路向上的重核聚變。但像太陽這樣質量的恒星，最終的壓力和溫度隻能將核聚變升級到碳，就再也沒有能力升級了，最終太陽外圍物質散盡，核心隻留下一個(ge) 小小的碳球，這個(ge) 碳球體(ti) 積隻有約地球大小，質量卻有太陽一半，這就是致密的白矮星，密度可達1~10噸/cm^3。

如果宇宙隻有太陽這樣質量的恒星，元素就隻能到碳了。碳核隻有6個(ge) 質子，在元素周期表裏排列在第6位，如果恒星核聚變都像太陽這樣，到碳結束，後麵還有112個(ge) 元素就沒有了。

好在宇宙中還有10%左右更大的恒星，現在已知宇宙中最大質量恒星約為(wei) 太陽的200多倍。恒星質量隻要超過太陽8倍，核心壓力和溫度就可以讓核聚變一路升級，一直到鐵結束。

這以後，質量再大的恒星，核心核反應也隻能達到鐵為(wei) 止了。這是為(wei) 什麽(me) 呢？

這是因為(wei) 鐵56原子核的穩定性最高。

原子核中將質子中子束縛在一起的力叫強力，中子呈中性，質子帶有正電，這樣質子與(yu) 質子之間就同性相斥，具有相互排斥的電磁作用力。在四大基本力中，強力比電磁作用力大100倍。但強力屬於(yu) 短程力，作用範圍隻有10^-15m（米），而電磁作用力是長程力，理論上作用距離無限長。

這樣，這兩(liang) 種力就會(hui) 在核子裏產(chan) 生一些相互製衡的微妙關(guan) 係。質子排斥力雖然很大，但在原子核範圍內(nei) ，還是受到強力支配，被緊緊束縛在一起。這其中，中子也起到了穩定作用。一般當原子序數較小時，質子數量不多，原子核半徑小，強力就起到了主導作用。

原子核強力會(hui) 隨著原子序數的疊加，也就是從(cong) 氫元素1個(ge) 質子開始，隨著原子核質子數的增加，強作用力會(hui) 越來越大，原子核也就更穩定；但隨著原子核半徑越來越大，質子的電磁作用力（排斥力）也會(hui) 不斷疊加。當原子核的質子數到達一個(ge) 閾值，距離核心較遠的質子排斥力就有可能超過強力，這樣這個(ge) 原子核就變得不穩定了。

這個(ge) 閾值就是鐵56，原子核中有26個(ge) 質子和30個(ge) 中子。鐵56成為(wei) 元素穩定的轉折點，低於(yu) 這個(ge) 原子量的元素，是從(cong) 輕到重越來越穩，到達鐵56時最穩定；超過鐵56的元素，隨著質子數的增加，穩定性就越來越差。

因此鐵是所有元素中最穩定的元素，元素越穩定惰性就越大，能量也越低。

原子核發生裂變或聚變，一般都會(hui) 產(chan) 生能量，恒星發光發熱就是因為(wei) 核聚變產(chan) 生的巨大能量，原子彈爆炸就是核裂變產(chan) 生的能量。在元素周期表上，比鐵輕的元素都會(hui) 通過核聚變產(chan) 生能量，而比鐵重的元素會(hui) 通過核裂變產(chan) 生能量。隻有鐵不管是核聚變還是核裂變，光吃不吐，隻消耗能量，不會(hui) 產(chan) 生一點能量。

這樣，這個(ge) 鐵疙瘩就成了一個(ge) 難剃的頭。恒星演化到了末期，本來需要更多的能量來維持其壽命，再大的恒星也沒有辦法驅動鐵核聚變了。因此，所有恒星核聚變到鐵就停止了。

那麽(me) 核聚變到鐵就結束了，為(wei) 啥宇宙中會(hui) 存在比鐵重的許多元素呢？

這是因為(wei) 宇宙發生了更厲害的事件

這些事件就是超新星爆發或大質量天體(ti) 相撞合並。當大質量恒星核聚變將核心物質聚變到鐵以後，就再也沒有能量來激發鐵的核聚變了，這樣恒星核心的核聚變就停止了，就像太陽晚期一樣，核心沒有了巨大輻射壓抵禦引力壓，外圍質量就急劇向核心坍縮。

這種坍縮速度非常快，達到光速的10~25%，甚至50%，這些極端力量衝(chong) 擊核心那個(ge) 鐵疙瘩，鐵疙瘩依然無動於(yu) 衷地將這些衝(chong) 擊物質反彈回去，這樣就形成了巨大衝(chong) 擊波衝(chong) 擊恒星外層，物質劇烈碰撞導致了恒星的熱核失控，大爆炸就發生了。

大爆炸形成了1000億(yi) K的超高溫度和超高壓力，在這樣超巨大能量衝(chong) 擊下，沙比鐵疙瘩再也保持不了那種不陰不陽的矜持狀態了，被一級一級融合成為(wei) 各種更重物質。

這種超新星爆發是大質量恒星核心坍縮型超新星。超新星爆發還有白矮星、中子星超過質量極限的爆發，這裏就不不一一細說了。

這樣金銀財寶、鑭係錒係就都出現了。

在宇宙大事件中，中子星相撞、黑洞融合等事件，更是宇宙極端事件，其溫度可達到萬(wan) 億(yi) K以上，產(chan) 生的伽馬射線暴溫度甚至可達10萬(wan) 億(yi) K以上，在其周邊天區，可再現宇宙大爆炸1秒之前的高溫高壓高密狀態，這些都是產(chan) 生重元素的條件。

2017年，科學家們(men) 捕捉到了距離我們(men) 1.3億(yi) 光年的兩(liang) 顆中子星相撞引力波，據測算，劇烈的爆炸炸出了300個(ge) 地球質量的黃金，還產(chan) 生了大量的鉑、鈾、汞等重金屬。

科學家們(men) 認為(wei) ，我們(men) 地球上這些重金屬，都得益於(yu) 這類宇宙事件，這些漂浮在宇宙中的貴重金屬，在地球形成初期被吸附或以隕星方式撞擊掉落到地球，那時的地球還是一個(ge) 熔融狀的火球，這些重金屬絕大多數沉入了地心，一小部分留在了地表岩層中，被人類開發利用。

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