人体每个原子都有百亿年,我们却无法消灭任何一个,但恒星可以 _生活百科

文章插图
本文参加百家号科学#了不起的生命医学#系列征文
突然发现这个话题将人体和宇宙诞生的上百亿年联系在了一起，根据人体元素组成的不同，甚至我们可以追溯每一种元素诞生的时间表，可以简单的说，我们人体的每一个原子都跟天体的发展有着密切的关系。

文章插图
人体由哪几种元素组成？
自然界总共有92种元素，而人体中的元素大约有60种，约占2/3，常见的一般都集中元素周期表20号内的，比如氢、氧、硫、氮、磷、氯、钙、钠、钾、镁、碳等，但占人体比例最高的几种元素分别为：
氧（O）：65%碳（C）：18%氢（H）：10%氮（N）：3%磷（P）：1.4%硫（S）:0.3%其他元素（铁、铜、锌、锰、钴、钒、铬、钼、硒、碘）：<0.3%

文章插图
我们被称为碳基水基生命，这三种元素占了人体组成比例的93%以上，所以说碳基水基生命可不是乱说的，人体中含有70%以上的水，而水则由氢元素和氧元素构成，而其他有机物的就是碳的各种化合物，包括我们日常摄入的大量碳水化合物等。
这些元素都是从哪来的呢？
这个应该从元素的差异开始说起，我们知道元素的差异就是原子核的差异，而原子核是由质子和中子构成，质子数的差异就是元素的差异，中子数的差异就是元素的同位素差异。
我们也知道质子和质子或者质子和中子之间是由强作用力结合在一起的。而要让它们结合在一起就需要耗费大量的能量，并且遵循如下规律：

文章插图
元素的比结合能
比结合能越高，聚变所需的环境就更极端，所以各位都应该知道，我们身体中的每一个原子都经受过你难以想象的高温考验哦，我们从氢元素的诞生开始说起。
氢元素的诞生宇宙中本没有氢，也没有时间与空间，甚至有没有一切，只有一个无比致密的奇点，在某个时刻这奇点开始了扩张，在这个迅速扩张的空间中充满了能量，空间扩张温度下降，当地与夸克胶子相变温度时，它们开始结合成重子物质
当温度继续下降，宇宙诞生三分钟时这些重子或者重子结合形成了氢、氦与锂元素的原子核，但此时温度仍然极高，电子还是游离状态，宇宙中充满了自由电子与离子，一直等到宇宙扩张到37.9万年时这些离子终于捕获电子，真正构成了原子。
氢元素诞生了，同时诞生的还有少量氦元素和微量锂元素。
碳元素的诞生质子反应链是从氢到氦的重要过程，如下图：

文章插图
碳元素是由氦三经过聚变反应生成的，所需的时间比较长，因此在宇宙大爆炸3分钟时并不足以诞生碳元素，它会在恒星聚变的过程中产生。
【人体每个原子都有百亿年,我们却无法消灭任何一个,但恒星可以】4He + 4He + 93.7 keV8Be
8Be + 4He12C + γ + 7.367 MeV
Be8生成是不稳的那个的，会在2.6×10^-16S内分裂回氦，但它可以在个时间内捕获氦原子形成碳-12，这就是碳元素的来历。

文章插图
当然并不是所有的恒星都能达到，比如比邻星就只能到氦，因为它达不到氦四聚变的温度（约一亿K）。
氧元素的诞生氧元素从碳元素聚变而来，它需要6×10^8 K的高温和2×10^8kg/m3密度条件，
12C + 12C→20Ne + 4He + 4.617 MeV→23Na + 1H + 2.241 MeV→23Mg + n - 2.599 MeV
12C + 12C→24Mg + γ→16O + 24He (吸收能量核聚变反应)
氧也从此时诞生了。
氮元素的诞生跟上文质子链反应的产生能量的方式一样，类日恒星的另一个能量来源是碳氮氧循环。

文章插图
类日恒星中碳氮氧循环产生的能量只占1.7%，但计算表明质量更高的恒星可能是能量主要来源。
......略
铁元素的诞生
中间的元素就不一一介绍了，我们直接上终极元素铁，这是恒星聚变能达到的最后一种元素，因为铁以后的元素都需要是吸收能量，聚变是无法形成更重的元素了，但慢中子捕获可以，重子捕获生成新元素的过程其实比较容易理解。