购买
下载掌阅APP,畅读海量书库
立即打开
畅读海量书库
扫码下载掌阅APP

4. 原子从哪里来:“我们是群星之子”

056-01

元素从哪里来?此前有几百年,科学界公认元素不来自任何地方。是谁(或者说,是哪位神祇)创造了宇宙,他又是为什么要创造宇宙?关于这个问题有许多形而上学的争论,但是人们一致认为,元素的历史和宇宙一样久远。它们不会被创生,也不会被毁灭:元素就是元素。较晚出现的一些理论将这个观点纳入了自己的体系,比如20世纪30年代诞生的大爆炸理论。大爆炸理论提出,140亿年前,宇宙中的所有物质都集中在一个奇点上,我们周围的一切都是从这个点喷发出来的。奇点的形状不像钻石皇冠,不像马口铁罐头,也不像铝箔,不过基本上和这些东西也差不多。(一位科学家计算得出,大爆炸花了10分钟就创造出了所有已知物质,他开玩笑说:“创造元素花的时间还没有做一盘烤土豆配鸭子多。”)这也是一个常识——元素的天文渊源得到了公认。

接下来的几十年中,围绕大爆炸理论出现了许多争论。1939年,德国和美国的科学家证明 [17] ,太阳和其他恒星靠氢聚变生成氦来放出热量,这个过程会释放出巨大的能量。小小的原子会产生这么大的能量,简直让人瞠目结舌。有的科学家说,好吧,氢和氦的数量也许会发生很轻微的变化,不过没有证据显示其他元素的数量也会发生变化。不过随着望远镜的不断改良,更多让人挠头的事情出现了。理论上说,大爆炸喷出的元素在各个方向上应该是均匀的,可是观测数据显示,大多数年轻的恒星中只有氢和氦,更老的恒星里却有许多种元素在咕嘟咕嘟冒泡。此外,一些非常不稳定的元素(例如锝)在地球上并不存在,可是在一些“化学组成很奇怪”的星球 [18] 上,却能找到它们的踪迹。一定有什么东西在不断熔炼元素,让它们产生变化。

20世纪50年代中期,少数敏锐的天文学家意识到,恒星自身就是天堂里的武尔坎 。他们并不孤单,1957年,杰佛瑞·伯比奇、玛格丽特·伯比奇、威廉·福勒和弗雷德·霍伊尔共同发表了一篇著名的论文,详细阐述了恒星核合成理论,这篇论文被业内人士简称为B 2 FH。B 2 FH以两个矫揉造作而自相矛盾的句子开头,这两句话引自莎士比亚,讨论天上的星星是否主宰着人类的命运 [19] ,作为一篇学术论文,这有点儿奇怪。接下来,他们提出,星星的确主宰着人类的命运。论文首先提出,宇宙的最初形态是一大团氢原子浆,里面混有少量氦和锂。然后,氢原子聚集到一起,形成恒星,恒星内部极大的引力和压强使得氢聚变生成氦,正是这个过程点亮了天空中的每一颗星星。不过,这个过程虽然在宇宙学上非常重要,可是从科学的角度来看却十分乏味,因为所有恒星数十亿年来干的事情不过就是批量生产出许多氦而已。B 2 FH提出——这才是该理论的最大贡献——当恒星中的氢烧尽后,真正神奇的事情才会开始。千万年来,恒星像头牛一样躺在空中,反刍着氢,产生的转化远远超过任何一位炼金术士最疯狂的想象。

缺乏氢的恒星为了保持高温,会开始燃烧、聚合核内的氦。有时候氦原子完全聚合到一起,生成偶数元素;有时候质子和中子分道扬镳,生成奇数元素。很快恒星内部就会累积起数量可观的锂、铍、硼,还有至关重要的碳(这些元素只会出现在恒星内部——外层温度较低,在恒星的一生中,外层的主要成分仍是氢)。不幸的是,燃烧氦放出的能量比燃烧氢要少,所以恒星里的氦最多撑上几亿年就会消耗干净。然后一些小的恒星可能就此“死亡”,形成白矮星,白矮星的主要成分是熔融的碳。较重的恒星(太阳质量8倍以上)继续挣扎,碳被挤压聚合成另外6种元素,最高原子序数可以到镁,这为它们多赢得了几百年时间。到这时候,又有一些恒星死去了,不过最大、最热的那些恒星(它们的内部温度高达几十亿摄氏度)还能燃烧新生成的元素,再坚持几百万年。B 2 FH历数形形色色的聚变反应,解释了这些过程如何最终创造出铁,这就是元素的演化。根据B 2 FH理论,今天的天文学家将从锂到铁的元素统称为“恒星金属”,只要在一颗行星中找到了铁,就不用再去找更小的元素了——一旦有铁生成,周期表中原子序数小于铁的元素也必然会出现。

以此类推,很容易想到在最大的那些恒星中,铁原子很快也会发生聚变,如此层层推进,生成周期表后面的各种元素,直到最后。不过,类推法在这里又遇到了挫折。算一算每次原子聚合放出多少能量,然后你会发现,要生成26个质子的铁,无论如何都会消耗能量。这意味着铁之后的聚变反应 [20] 不会给急需能量的恒星带来任何好处。铁是恒星一生中最后的辉煌。

058-01

大质量恒星的聚变——洋葱模型(NASA)

那么,最重的那些元素是从哪里来的呢?原子序数从27到92,从钴到铀,它们来自哪里?具有讽刺意味的是,B 2 FH提出这些元素是在微型大爆炸中直接出现的。大质量恒星(太阳质量的12倍以上)慷慨地将镁和硅之类的元素燃烧殆尽,一个地球日内就会变成铁核。大质量恒星死亡之前的过程极为壮烈。燃尽的恒星突然失去了维持体积所需的能量,在自身的巨大重力下,它开始向内坍缩,几秒内其直径能缩小几千英里。在恒星核内部,质子和电子甚至会被压缩在一起而形成中子(最后恒星核内留下的物质大部分是中子)。坍缩之后便是反弹,恒星再次爆炸,形成超新星。一次爆炸接着另一次爆炸,在一个月的时间里,超新星的直径膨胀几百万英里,放出比10亿颗恒星加起来还亮的光芒。超新星爆发期间,每秒内都有大量粒子以极快的速度频繁碰撞,它们轻而易举地越过了通常意义上的能量势垒,聚合成各种比铁更重的元素。最终留下的许多铁原子核富含中子,这些中子有一部分会重新衰变成质子,由此又产生新的元素。所有自然形成的元素和同位素都是从这种粒子的暴风雪中喷发出来的。

059-01

天空中美丽的蟹状星云,起源于1054年的超新星爆发(NASA)

单单在我们的银河系里,就有数亿颗超新星走过了这场生与死的循环。我们的太阳系就是在一次这样的爆炸中诞生的。大约46亿年前,一颗超新星发出的声爆穿过了一片扁平的星际尘埃云。这片尘埃云宽约150亿英里(241亿千米),是由至少两颗早期恒星爆炸遗留下来的。尘埃中的粒子与超新星喷发的物质,搅在一起,形成旋涡,就像朝一片很大的池塘里投进石子泛起的涟漪。尘埃云稠密的核心沸腾起来,太阳诞生了(所以太阳实际上是早期恒星回收再生产出来的),行星开始形成。星际中的风——从太阳里吹出来的粒子流——将较轻的元素吹向太阳系边缘,于是出现了最引人注目的行星,也就是我们今天看到的那些气态巨行星。巨行星中气体比例最高的是木星,出于各种原因,木星成了元素的欢乐夏令营,木星上元素存在的形式多种多样,地球上的我们甚至根本无法想象。

明亮的金星,带环的土星,还有满是火星人的红色星球,自古以来,关于它们的传说一直激发着人类的想象力。空中的天体也为元素的名称带来了不少灵感。天王星是在1781年被发现的,科学界兴奋异常,虽然天王星上根本没有铀,可是1789年,一位科学家仍以天王星的名字命名了铀。镎和钚的名字来源也相似。不过所有行星中,木星最近几十年来风头最劲。1994年,苏梅克-莱维9号彗星与木星相撞,这是人类观察到的首例天体撞击。场面十分壮观:21块彗星碎片撞向木星,撞击的火球反弹2 000英里(约3 219千米)之高。这一幕也引发了公众的关注,不久后,美国航天局的科学家主持在线问答的时候就碰上了一些异想天开的问题。有一个人提问,木星核会不会是一块比地球还大的钻石;还有人问,根据某种“(我)听说过的超维物理学”(这种物理学能实现时间旅行),木星的大红斑会对木星地面造成什么影响。几年后,壮丽的海尔-博普彗星在木星引力的作用下飞向地球,圣迭戈39位“天堂之门”教派信徒集体自杀,因为他们相信,神圣的木星偏转了彗星的方向,这颗彗星掩护着一艘UFO,会将他们送往更高的精神境界。

060-01

1994年,苏梅克-莱维9号彗星与木星相撞(NASA)

好吧,这种奇怪的信仰没什么好说的。(虽然弗雷德·霍伊尔是B 2 FH的作者之一,可是他既不相信进化论,也不相信大爆炸。在BBC的一次广播节目中,他也讽刺过这二者是“奇怪的信仰”。)不过上文中提到的关于钻石的问题却有一点儿事实依据。一些科学家曾经认真讨论过(或者暗地里希望过),木星质量很大,可能真会产生一块巨大的宝石。甚至有人表示,木星上可能会有液态的钻石或是凯迪拉克车那么大的固态钻石。而如果你想找点儿真正稀奇的物质,天文学家相信,木星的磁场变幻无常,这只能解释为木星上有海量黑色液态的“金属氢”。在地球上,科学家们在极力制造出的最极端的条件下才能观察到金属氢的存在,而且它只能存在几纳秒,可是有很多人相信,木星2.7万英里(约4.3万千米)厚的外壳下储藏着大量金属氢。

木星内部的元素为什么会以奇怪的形式存在(第二大行星土星内也有元素的奇怪形式,不过没有木星那么严重),这是因为木星处于中间态:它更像是一颗没有完全成形的恒星。在木星的形成过程中,如果再多吸收10倍的物质,它可能就会成为一颗褐矮星,褐矮星的质量勉强只够某些原子产生聚变,释放出能量很低的褐色光线 [21] 。如果真是这样的话,我们的太阳系里就会出现两颗恒星,形成一个双星系统。(下面我们就会看到,这个想法其实还不算疯狂。)可是事实并非如此,在聚变的门槛面前,木星冷却了下来,不过它仍保持着足够的热量、质量和压力,把内部的原子紧紧挤在一起,在这种情况下,原子的行为与我们在地球上观察到的就不同了。木星内部的原子活动介于化学反应和核反应之间,因此地球这么大的钻石和油乎乎的金属氢都是有可能出现的。

因为元素活动特殊,所以木星表面上的天气也非常奇怪。不过,这颗星球上连大红斑都有,出现更让人吃惊的东西倒也不足为怪——大红斑是一股比地球还宽3倍的飓风,它已经肆虐了几个世纪,仍未消失。木星大气层深处的天气也许更为壮丽。星风只能把最轻、最常见的元素吹到木星那么远的地方,所以木星的元素构成应该与真正的恒星类似——90%的氢,10%的氦,可能还有少量其他元素,例如氖。不过,最近的卫星观测结果显示,木星外大气层中的氦只有我们预计的75%,氖则只有预计量的10%。无独有偶,大气层深处却有大量的氦和氖。显而易见,有什么东西将木星大气中的氦和氖从外层驱逐到了内层,科学家们很快就意识到,大概气象图能告诉我们答案。

在真正的恒星内部,恒星核内的微型核爆炸抵消了向内的引力。而木星内部没有核熔炉,所以较重的氦和氖不可避免地从外部的气态层向内下降。气体深入木星大气层约四分之一厚度处,这里离液态的金属氢层很近,气压很高,气体分子被挤到一起,变成液态。它们很快就沉淀析出了。

今天,大家都曾见过氦和氖在玻璃管中燃烧,放出明亮的彩光——其实就是霓虹灯。在木星上,这些元素“跳伞”时产生的摩擦力同样会让它们激动万分,闪烁出流星似的光芒。如果气体团够大,下落的速度够快,距离够远,那么如果有人正好漂在液态金属氢层附近,他抬头仰望木星奶油状的橙色天空,也许,我是说也许,能看见有史以来最壮观的灯光秀——无数明亮的深红色光线散落开来,烟花般照亮木星的夜空,科学家们称之为霓虹雨。

062-01

高贵气体与霓虹灯

在我们的太阳系中,岩石行星(水星、金星、地球和火星)的历史则有所不同,它们的故事更加动人心弦。在太阳系的形成过程中,气态巨行星最先形成,只花了100万年;与此同时,重元素聚集在大体以地球轨道为中心的区域里,像是天空中的一条带子,在这里,它们又静静地等待了100万年。当地球和它的邻居开始旋转形成球状时,这些元素几乎均匀地被卷了进去。正如威廉·布莱克诗中所说,一粒沙中藏宇宙,整个元素周期表都在你掌心。 不过,随着元素不断搅拌,原子开始跟自己的双胞胎兄弟和表亲凑到一起,经过数十亿年的起起落落,每种元素最终形成了大小适中的沉淀物。比如说,密度较大的铁沉到了各行星的核心,直到今天。(为了不被木星抢去风头,水星的液态核心有时候也会释放出铁质的“雪花”,它的形状不是我们熟悉的六角形,而是小小的立方体 [22] 。)地球上原本可能什么都没有,只有巨大的铀块和铝块(还有其他元素)像浮冰一样四处漂流,可惜出了点儿意外:地球冷却、固化到了一定程度,搅拌过程因此发生了变化。所以今天我们看到,地球上的元素总爱成群结队地出现,而且元素群分布广泛,没有哪个国家能垄断某种资源——除了少数臭名昭著的个案以外。

与其他恒星系里的行星相比,太阳系里的4颗岩石行星拥有的元素丰度各不相同。大多数恒星系很可能都是由超新星形成的,每个星系中确切的元素比例取决于之前那颗超新星有多少能量来聚合元素,也取决于当时有哪些物质(例如星际尘埃)与超新星产物熔合形成星系。因此,每个恒星系都有自己独特的元素结构。也许你还记得,高中化学课上曾看见元素周期表中的每种元素下方都有一个数字,代表它的原子量——也就是该元素的质子数加上中子数。比如说,碳的原子量是12.011。事实上,这个数只是个平均值。大多数碳原子的原子量都是12,剩下的0.011来自少数原子量为13或14的碳原子。不过,在其他恒星系中,碳的平均质量可能会略高或略低。此外,超新星还会产生许多放射性元素,它们在爆炸后立刻就会开始衰变。除非两个星系同时形成,否则它们基本不可能拥有相同比例的非放射性元素,因为在最初那一刻它们不可能拥有相同比例用于衰变的放射性元素。

既然恒星系如此多种多样,它们形成的时间又如此久远,那么理性的人们不免就要问了,科学家最开始是怎么知道地球是怎么形成的呢?总的来说,科学家分析地壳中常见元素、稀有元素的数量和位置,推测这些元素怎样来到现在所在的位置。比如说,20世纪50年代,芝加哥一位研究生做了一系列可以说是过分谨慎的实验,通过铀和常见元素铅推断出了地球的生日。

最重的元素都有放射性,这些重元素(尤其是铀)几乎都会衰变成稳定的铅。曼哈顿计划结束后,克莱尔·彼得森(Clair Patterson)成了一位专业的放射化学家,他知道铀的确切衰变率。他还知道,地球上有3种铅,每种铅(或者说铅同位素)的原子量各不相同——分别是204、206和207。3种铅中都有一部分来自最初的超新星,不过,有一部分铅是由铀衰变而来的。关键在于,铀只会衰变成两种铅同位素——206和207。所以,铅-204的含量是不变的,因为没有哪种元素会衰变形成新的铅-204。突破点来了,铅-206、铅-207与铅-204的含量之比以可预测的频率增长,因为铀会不断地衰变成前二者。如果彼得森能找到现在与最初的比值差,那么利用铀的衰变率,他就能反推出地球诞生的时间。

让人扫兴的是,地球诞生时可没人能记录下来原始的铅同位素比例,所以彼得森也不知道该反推到哪一年。不过,围绕这个中心思想,他找到了一条路。显而易见,地球形成时,周围的星际尘埃并没有全部囊括进来,这些尘埃还形成了别的流星、小行星和彗星。这些天体和地球诞生于同样的星际尘埃中,而且它们一直在低温的外太空飘浮,所以,它们简直就是地球原始物质的防腐储存箱。此外,由于铁是恒星核合成金字塔最顶端的元素,所以宇宙中的铁多得简直不成比例。流星是固态铁。好消息来了,从化学上说,铁和铀不会混合,但铁和铅可以混合,所以流星中的铅含量与原始的地球相同,因为流星中没有铀,不会产生新的铅原子。彼得森兴奋地在亚利桑那州的代亚布罗峡谷找到了流星碎片,他立刻开始了工作。

064-01

星际尘埃,宇宙中众多天体的摇篮(NASA)

不过还有一个更为普遍也更加棘手的问题:工业化。自古以来,人类一直在各种工程项目中使用柔软易成型的铅,比如用于制造市政水管(元素周期表中铅的代号是Pb,这个词与“水管工”源于同一个拉丁词语)。19世纪末20世纪初出现了含铅涂料和含铅“抗爆”汽油,环境中的铅含量直线上升,就像今天二氧化碳含量节节攀升一样。所以一开始时,彼得森对流星的分析受到了很大干扰,他不得不想出更加极端的测量方法——例如用浓硫酸将设备煮沸——来去除星际岩石中人为产生的铅。正如他后来告诉采访者时所说:“我的实验室里非常干净,人类头发中的铅都会对它造成污染。”

这样的小心谨慎很快就让他走火入魔了。彼得森甚至开始把周末连载漫画里面的“乒乓”(《花生漫画》中被灰尘呛到的那个角色)看成人类的隐喻,乒乓身上总是脏兮兮的,代表我们周围的铅无孔不入。不过,他对铅的执着的确带来了两大成果。首先,把实验室收拾得够干净以后,他测出地球年龄为45.5亿岁,时至今日这仍是对地球年龄最准确的估测。其次,对铅污染的憎恨让他成了一个活动家。未来的孩子们绝不会再吃到含铅的油漆屑,加油站也不必再在油泵上贴“不含铅”的告示,彼得森是最大的功臣。感谢彼得森做出的抗争,今天,禁用含铅油漆、含铅汽油已经成为大众共识。

彼得森或许已经搞清楚了地球的起源时间,不过我们需要知道的可不光是这一点。水星、金星、火星与地球同时形成,可是除了表面上的一些细节外,它们和地球几乎毫无相似之处。要拼凑出历史的完整细节,科学家们不得不探索元素周期表中一些阴暗的角落。

路易斯·阿尔瓦雷茨是一位物理学家,他的儿子沃尔特则是一位地质学家。1977年,这对父子在意大利研究一处来自恐龙灭绝时代的石灰石沉积。石灰岩的层次看起来很均匀,不过,大约就在大灭绝发生的年代(6 500万年前),出现了一层明显的红色黏土,原因不明。同样奇怪的是,这层黏土中铱元素的含量是平均水平的600倍。铱是一种亲铁元素 [23] ,所以地球上的铱绝大多数都在液态铁构成的地核附近。除此以外,铱唯一常见的来源是太空中富含铁的流星、小行星和彗星——这引发了阿尔瓦雷茨父子的思考。

月球之类的天体上都有古代撞击留下的陨石坑,地球没有任何理由会逃过类似的撞击。如果6 500万年前,有一颗巨大(大小和一座大城市差不多)的天体撞击过地球,那么全世界都会弥漫着富含铱的烟尘,就像乒乓球总是满身灰尘一样。漫天的尘埃也许遮蔽了太阳,植物窒息而死,最终,我们似乎看到了一个完美的解释,为什么在那个时间段中,不但恐龙灭绝了,75%的物种、99%的生物也销声匿迹了。阿尔瓦雷茨父子花了不少工夫来说服其他科学家,但不久后,他们就确定了富含铱的岩石层在世界范围内普遍存在,因此,他们彻底打败了另一种猜测,该猜测认为铱层可能来自附近的一颗超新星。等到其他地质学家(他们服务于一家石油公司)在墨西哥尤卡坦半岛发现了一个100多英里(160多千米)宽、12英里(约19千米)深、拥有6 500万年历史的陨石坑,含铱小行星灭绝理论似乎最终得到了证实。

不过,还有一个小小的疑问。也许小行星的撞击的确遮蔽了天空,带来了酸雨和浪高1英里(约1.6千米)的海啸,不过就算真是这样,最多几十年后,地球上的一切总会尘埃落定。问题在于,根据化石记录,恐龙的灭绝花了几十万年时间。今天,许多地质学家相信,在尤卡坦撞击事件前后,印度的火山恰好也爆发了,恐龙的灭绝也与此有关。1984年,一些古生物学家提出,恐龙的灭绝不过是个缩影:似乎每隔2 600万年左右,地球上就会发生一次大规模的生物灭绝事件。会不会有这样的可能性:恐龙命中注定会灭绝,而小行星的撞击不过是正好赶上了那个时刻?

地质学家还发现了其他富含铱的薄层——它们的地质年代与另一些灭绝事件吻合。在阿尔瓦雷茨父子的启发下,有人推测地球历史上重大的灭绝事件都是小行星或彗星撞击造成的。路易斯·阿尔瓦雷茨却觉得这套理论不太可靠,因为理论中最重要也最不合理的一点没人能解释清楚——撞击的时间为什么这么有规律。巧合的是,另一种性质模糊的元素改变了阿尔瓦雷茨的看法,它就是铼。

阿尔瓦雷茨的同事理查德·穆勒在《复仇女神星》( Nemesis )中回忆说,20世纪80年代的某一天,阿尔瓦雷茨挥舞着一篇论文冲进了穆勒的办公室,斥责这篇送给他进行同行评议的论文“胡说八道”、哗众取宠。阿尔瓦雷茨已经快气疯了,穆勒却决心要火上浇油。两个人开始像没事就吵架的夫妻一样争执起来。后来穆勒总结说,争论的关键是:“宇宙如此广阔,地球不过是小小的一点儿。近距离擦过太阳的小行星撞上地球的可能性只有大约十亿分之一强。真正发生的撞击应该是随机分布的,不可能有固定的时间间隔。小行星凭什么会有规律地定期撞击地球?”

虽然穆勒对这个问题也毫无头绪,不过他仍坚持认为可能有什么东西引发了周期性的撞击。最后,阿尔瓦雷茨受够了无理由的猜测,他叫来穆勒,要求他说明这个到底是怎么回事。据穆勒自述,自己当时肾上腺素分泌过剩,于是灵光一闪,脱口而出,也许太阳有颗伴星,地球绕它运行的速度非常慢,所以我们没能发现它的存在,而且……而且……而且当小行星靠近地球时,这颗伴星的引力会拽着它撞向地球。怎么样?

当时穆勒说的这些或许只是半开玩笑,后来人们给这颗伴星起了个绰号——涅墨西斯 [24] (希腊神话中的复仇女神)。不过,这个主意堵住了阿尔瓦雷茨的嘴,因为它解释了一个与铼有关的大问题。你还记得吧,每个恒星系都有自己独特的同位素比例。在富含铱的岩层中,人们同样发现了铼,岩层中两种铼的比例(一种有放射性,另一种没有)与地球本身的相同,因此,阿尔瓦雷茨推断,如果真有带来毁灭的小行星,它们一定来自太阳系内部。如果复仇女神真的每隔2 600万年就会露出迷人的微笑,将宇宙岩石掷向地球,那么这些岩石中铼的比例应该也一样。最精彩的是,这个理论解释了恐龙的灭绝为何如此缓慢。既然复仇女神在附近徘徊,那么当时也许有一系列小行星撞向地球,墨西哥的陨石坑不过是其中最大的一颗造成的。结束了恐龙时代的也许不是一次猛烈的撞击,而是成千上万次小小的叮咬。

那天,在穆勒的办公室里,阿尔瓦雷茨意识到周期性的小行星撞击至少的确是有可能的,他的怒火——来得快也去得快——一下子就熄灭了。他满意地放过了穆勒。可是穆勒却不能放过这一闪的灵光,他越琢磨越觉得靠谱。说不定真有一颗复仇女神星?他开始和其他天文学家讨论这个想法,并发表相关论文。穆勒搜集证据,乘胜追击,写出了《复仇女神星》。20世纪80年代中期有几年,这个理论十分流行,虽然木星的质量不足以成为恒星,可是太阳没准真有一位天空中的伙伴。

不幸的是,人们一直没有找到复仇女神星存在的确切证据,不久后就连已有的证据也受到了质疑。如果说原始的单次撞击灭绝论曾经引发了批评家的火力,那么批评家对复仇女神星理论简直就是排队打靶,活像独立战争时期的英军一样。千万年来,天文学家一直在仰望星空,却一直没有发现这颗天体,听起来有点儿不太可能,哪怕复仇女神星正位于离我们最远的地方。而且,已知最近的恒星半人马座阿尔法星离我们有4光年,那么复仇女神要实施天罚,就必须位于地球半光年以内,要偷偷潜到这么近的距离还不被发现,希望就更渺茫了。仍有浪漫主义者坚持在宇宙中的每个角落搜寻复仇女神的踪迹,可是年复一年,并没有新的证据出现,能让我们离她更近一步。

不过,永远不要小瞧人类的想象力。三个事实——看起来有规律的灭绝;铱,暗示着撞击;铼,暗示着撞击的天体来自太阳系内部——使科学家觉得这背后应该有原因,哪怕不是复仇女神,也总有别的。他们追寻着其他可能引发周期性灭绝的原因,不久后就从太阳的运动中发现了一些端倪。

根据哥白尼的日心说,很多人都把太阳看作时空中固定的一点,但实际上,在我们这个螺旋状的银河系里,太阳也在顺势漂流,像旋转木马一样 [25] 上上下下。有的科学家认为,这样的起伏可能会让太阳运动到离奥尔特云很近的地方。奥尔特云包裹着太阳系,里面有大量飘浮的彗星和太空碎片,这些物质和我们的太阳系源自同一颗超新星。也许每隔2 600万年,太阳会攀到顶峰或是沉到谷底,吸引到一些不友善的小天体,它们咆哮着扑向地球。在太阳的引力作用下(或者木星,苏梅克-莱维彗星就是它替我们挡掉的),大多数天体的方向会发生偏转,不过仍会有足够多的碎片逃脱罗网,地球就遭殃了。这套理论还远未经证实,不过如果真的如此,我们骑着的就是宇宙中的死亡木马。至少我们还能感谢铱和铼让我们知道了真相,也许不久后,我们就能避开这样的命运。

从某种意义上说,元素周期表其实和元素的天文历史毫无关系。每颗恒星的实际成分不过是氢和氦,气态巨行星也是如此。氢-氦循环在宇宙学中非常重要,可真正点燃想象力的却不是它。要追寻物质最有趣的细节,比如超新星爆炸,比如碳如何形成生命,我们还是得靠元素周期表。正如哲人兼历史学家埃里克·思科瑞写的:“氢和氦以外的其他元素只占整个宇宙的0.04%,从这个角度来看,周期表系统简直微不足道。但我们生活在地球上……这里的各种元素要丰富得多,和宇宙的整体情况大不相同。”

这是大实话,不过后来天体物理学家卡尔·萨根说得更有诗意。如果没有B 2 FH理论中描述的核熔炉锻造出碳、氧、氮等各种元素,如果没有超新星爆发创造出地球这样热情好客的主人,那生命永远不会诞生。萨根充满感情地说:“我们都是群星之子。”

不幸的是,“群星之子”的恩泽没有平均地分摊到地球的每个角落。虽然超新星的爆发在各个方向是均匀的,虽然地球形成时经过了大规模的搅拌,但是最终,某些大陆上稀有矿物的蕴藏量还是比其他地方高。有时候这会给科学天才带来灵感,比如在于特比。可是更多的时候,它带来的是贪婪和争夺——尤其是某种默默无名的元素突然有了商业价值或军事价值的时候,或者更糟糕,同时有了双方面的价值。 ip60wC+BotMpP9T0hY8sxAwEjHEXHoAt1LaUwky+kQ4dvD2PMz6v2pMyvOP1UI7D

点击中间区域
呼出菜单
上一章
目录
下一章
×