對(duì)
很多人而言，元素周期表只是一個(gè)在中學(xué)課本上滿是格子的圖，而我們稍有認(rèn)識(shí)的也只是中考、高考里常出現(xiàn)的前20個(gè)元素。雖被大眾遺忘，但元素周期表的光芒并不會(huì)因此消減。這張圖表是人類文化的第一標(biāo)志，它是全人類科學(xué)探索的見證——包括發(fā)生在實(shí)驗(yàn)室里的，粒子加速器里的以及宇宙研究前沿領(lǐng)域的。
那么，元素周期表里的元素是從哪里來的？你可能會(huì)說——地殼，沒錯(cuò)，那么地殼里的元素又是從哪來的？要回答這個(gè)問題，還真得了解一下宇宙的起源和演化。
宇宙元素來源（圖片來自知乎網(wǎng)友）
只有三種元素（氫、氦、鋰）是在宇宙大爆炸時(shí)“炸”出來（自然出現(xiàn)）的，其余都是從高溫的恒星核心以及垂死恒星爆炸后的余燼中鍛造而來，可以說恒星是制造重元素的工廠。后代的恒星系統(tǒng)又吸納了這些重元素，從而形成行星，繼而誕生人類。
氫（H）
氫（H）是最輕最簡(jiǎn)單的元素，原子核內(nèi)只有一個(gè)質(zhì)子，它完全是大爆炸時(shí)期產(chǎn)生的。在94種天然元素中，氫占據(jù)了人體內(nèi)所有原子數(shù)目的三分之二還多，在宇宙的所有原子中更是超過90%，包括太陽(yáng)系在內(nèi)的所有尺度都是如此。每一天每一秒，在太陽(yáng)那個(gè)溫度高達(dá)1500萬開爾文的核心里，就有45億噸高速移動(dòng)的氫原子核撞擊形成氦，轉(zhuǎn)變成（人類賴以生存的）能量。
氦（He）
氦（He）是元素周期表里第一個(gè)也是唯一一個(gè)在地球以外發(fā)現(xiàn)的元素。1868年一名法國(guó)天文學(xué)家在觀測(cè)日食時(shí)，對(duì)太陽(yáng)光譜分析，發(fā)現(xiàn)其中存在一種地球上不存在的元素。作為來自太陽(yáng)的新物質(zhì)，他被賦予了一個(gè)從希臘文（helios太陽(yáng)）拼出的名字，這就是氦（Helium）。直到1895年，人們才在地球上發(fā)現(xiàn)了氦。
氦氣是一種低密度氣體，當(dāng)你吸入氦氣時(shí)，會(huì)暫時(shí)提高你的氣管和喉嚨的振動(dòng)頻率，使你的聲音聽起來像米老鼠。氦是宇宙中第二簡(jiǎn)單和豐富的元素。雖然豐度（原子數(shù)比例）小于氫，但它的含量是宇宙中除了氫之外所有元素總和的4倍以上。在氦元素在地球上被發(fā)現(xiàn)并分離出來的30年之前，1868年日全食期間，天文學(xué)家們?cè)谔?yáng)的日冕光譜中探測(cè)到了氦。正因此，氦（helium）才得名于希臘太陽(yáng)神Helios。氦的浮力是氫的92%，但不那么易燃易爆炸，所以節(jié)日的慶典活動(dòng)上用的大型充氣人偶就是用氦作為填充氣體的，這也使得舉辦這種活動(dòng)的商場(chǎng)等單位，成了僅次于軍隊(duì)的第二大氦元素用戶。
節(jié)慶時(shí)的大型充氣玩偶充的大多是氦氣
鋰（Li）
鋰（Li）是宇宙第三簡(jiǎn)單元素，原子核里有三個(gè)質(zhì)子。就像氫、氦一樣，鋰也是在大爆炸中制造出來的，但是鋰會(huì)被每一個(gè)已知的核反應(yīng)所破壞，容易成為反應(yīng)原料。
科學(xué)家猜想新星爆炸可能是鋰的主要生產(chǎn)工廠
碳（C）
碳（C）元素能夠合成很多分子，其種類要比其他所有不含碳的分子總和還要多。宇宙中有大量的碳，它們?cè)诤阈呛诵睦锉诲懺?，又被翻攪到恒星表面，并大量釋放到星系空間里，所以碳是最適合成為化學(xué)和生物多樣性的基礎(chǔ)元素了。
碳的聚變反應(yīng)生成氖、氧
氧（O）
氧（O）豐度排名略勝于碳，是從爆炸恒星的殘骸里鍛造而出的。氧元素是宇宙中豐度排第三的元素，這個(gè)排位得益于：1、其他元素要么不參與主流的反應(yīng)，要么在晉級(jí)的路上成為炮灰（比如鋰）；2、多數(shù)恒星終結(jié)于碳和氧；3、氧元素的產(chǎn)量高，碳、氖的燃燒（聚變）等過程都產(chǎn)生氧。
鈉（Na）
鈉（Na），除了作為食鹽的活性成分外，也是目前城市路燈最常見的發(fā)光氣體。鈉光燈比白熾燈“燃燒”得更亮，壽命也更長(zhǎng)，但都比不過LED燈，因?yàn)長(zhǎng)ED在特定的功率下更亮，也更便宜。鈉燈有黃白色的高壓鈉燈和橙色光的低壓鈉燈。低壓鈉燈對(duì)天體物理學(xué)研究的干擾是最小的。
鋁（Al）
鋁（Al）占據(jù)了地殼的近10%，但我們的曾祖父母對(duì)它并不熟悉。它直到1827年才被識(shí)別分離出來，到20世紀(jì)60年代才進(jìn)入普通家庭。拋光后的鋁可制成幾近完美的可見光反射鏡，是今天幾乎所有望遠(yuǎn)鏡的首選涂層。
鋁箔具有很高的反射率
鈦（Ti）
鈦（Ti）的密度是鋁的1.7倍，但強(qiáng)度卻是其2倍以上。因此這個(gè)地殼中第九豐富的元素已經(jīng)成為許多用品的寵兒，比如假肢、軍用飛機(jī)部件，都需要高強(qiáng)度且輕便的金屬。鈦氧化物的特征充滿了紅色恒星的光譜，它對(duì)地球也并不陌生：星光藍(lán)寶石和紅寶石的星彩就是由晶格中的鈦氧化物雜質(zhì)造成的。此外，望遠(yuǎn)鏡圓頂?shù)陌咨苛虾锈佈趸铮淖饔迷谟谀艽蟠鬁p少望遠(yuǎn)鏡周圍空氣中積累的陽(yáng)光熱量，黃昏時(shí)分，靠近望遠(yuǎn)鏡的空氣溫度能迅速與夜間空氣溫度一致，使得恒星和其他宇宙天體的光線變得銳利而清晰。
星光藍(lán)寶石戒指
鐵（Fe）
鐵（Fe）從很多方面都可以說是宇宙中最重要的元素，也是在大質(zhì)量恒星中心制造出的元素。鐵的特殊之處在于，它的每個(gè)核粒子具有的總能量最小。這意味著：如果通過核裂變分裂鐵原子，它們會(huì)吸收能量，如果通過聚變來合成鐵原子，它們也會(huì)吸收能量。別忘了恒星就是在忙著制造能量，隨著大質(zhì)量恒星在其核心制造和積累元素，它們也正在接近死亡。如果沒有豐富的能量來源，這顆恒星就會(huì)在自己的重量下坍塌，緊接著反彈，形成猛烈的超新星爆發(fā)。在超過一周的時(shí)間里，它就會(huì)比10億個(gè)太陽(yáng)還亮。
巨蟹星云具有富金屬元素的氣體
銥（Ir）
銥（Ir）是元素周期表里三種最重的元素之一，三個(gè)桶裝水（56升）的銥，重量就比一輛坦克還重。銥是這些事件的鐵證：在世界各地的白堊紀(jì)、古近紀(jì)地層交界處，都發(fā)現(xiàn)了可追溯到6500萬年前的銥元素。
標(biāo)志為白堊紀(jì)-古近紀(jì)界限的地層中含有銥元素（紅色箭頭所示）
并非巧合的是，當(dāng)時(shí)凡是比登機(jī)箱大的陸地物種都滅絕了，包括傳奇一般的恐龍。銥在地球表面實(shí)為罕見，但在直徑10千米的金屬小行星上相對(duì)常見，當(dāng)小行星撞上地球時(shí)，會(huì)因撞擊而氣化，于是把它帶來的銥灑在了地球表面。所以，無論你喜歡哪種恐龍滅絕說，來自外太空的一顆珠峰大小的殺手小行星都應(yīng)該名列榜首。
小小的表格，元素周期表，細(xì)細(xì)斟想，卻有來自宇宙深處無限的魅力。最后，讓我們默默致敬150年前，總結(jié)出元素周期律的科學(xué)家門捷列夫。
科學(xué)不但能“給青年人以知識(shí)，給老年人以快樂”，還能使人慣于勞動(dòng)和追求真理，能為人民創(chuàng)造真正的精神財(cái)富和物質(zhì)財(cái)富，能創(chuàng)造出沒有它就不能獲得的東西。
——門捷列夫
美編：HCN
校對(duì)：張騰飛
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