如今我們知道地球上的一切都是由94種化學元素構成(地球上天然存在的,非人工合成),環視這個復雜的世界,你會覺得這是非常奇妙的事情。而在廣闊的宇宙中,除地球之外的其他部分,也都是由這94種元素構成的,為什么如此肯定,因為科學家已經有足夠的證據來證明這點。
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地球上發現的這些化學元素在其他星球上同樣廣泛存在。當人類登上月球時,知道月球土壤中富含氦,銀還有水。太空機器人也成功著陸于我們的鄰居火星,它的土壤中含有大量鐵元素與氧氣化合成我們最為熟悉的銹紅色氧化鐵,我們還知道金星稀薄的大氣層中含有豐富的硫元素。人類的太空船甚至到達了位于太陽系邊緣的海王星上,并發現那里充滿有機分子,例如甲烷。
但是宇宙其他地方呢?看起來似乎難以得知其他星球的成分,因為它們實在太遠了。即便是距離地球最近的恒星,比鄰星,其距離依然達到海王星的一萬倍,大約是4.3光年的距離。而最近的星系,仙女座星系距離我們達到二百五十萬光年。
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但即使這些距離讓人望而生畏,它們仍然能夠傳達給我們關于其構成的信息,我們與這些遙遠星球的唯一聯系就是光,它們發出的光穿越太空到達地球,解讀這些光芒是研究其成分的關鍵所在,這得益于化學元素本身所特有的屬性,當你加熱這些元素或者點燃它們時,它們會發出光芒,不同元素有不同的焰色反應,比如鈉燃燒時,會發出黃色光,鉀會發出淡紫色光,而銅會發出藍色。
每個元素都有其獨一無二的顏色,正是這種特性告訴我們星球的元素成分。但實際上并不僅是觀察每顆星所放射出的光彩那么簡單,要究其原因,只要看看離我們最近的星體太陽。
這是我們太陽光的光譜,咋一看非常眼熟,很像一個加寬版的彩虹,因為彩虹確實是這樣的,只是那個光譜是掛在天上的。如果你近距離觀察光譜,會發現這個光譜上有一些黑色的線,這就叫吸收譜線。太陽的每種元素不僅發出一種固定的光,它還會吸收某種固定的光。只要找出這些黑線在太陽光中的位置,我們就能列出一個其組成元素的表,跟條形碼一樣。不僅是太陽,你能看到的任何星星都可以如此分析,這樣就能準確地推測其組成元素。
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通過這種方式,科學家們得知,同太陽一樣宇宙中其他恒星擁有同樣的重元素(除氫氦以外所有元素),不過相對而言碳元素很少,氮元素卻很多。織女星,北方天空第二亮的恒星,金屬含量只有太陽的三分之一,然而其他恒星卻富含重金屬。天狼星,含鐵量是太陽的三倍,而比鄰星的鎂含量卻很高。
縱觀整個宇宙,盡管元素的數量不盡相同,但是元素還是那94種,這些元素地球上都有,我們與這些恒星和星系都由相同的物質組成!
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