這個問題有點意思。
先從宇宙裡的石頭的成分說起。從掉落到地球上的隕石中,我們可以瞭解到宇宙裡的石頭是由什麼元素構成的。隕石大致可分為三大類:石隕石(主要成分是矽酸鹽)、鐵隕石(鐵鎳合金)、和石鐵隕石(鐵和矽酸鹽混合物)。
由此可知,宇宙裡的石頭主要由以下元素組成:矽、氧、鋁、鐵、鈣、鎂、鉀、鈉、鎳、鋅、錳、氯、釩、鈷等。
知道了組成元素,再看這些元素是怎麼來的。我們知道,最初的宇宙中,只有氫和氦兩種元素,其他所有元素(包括一部分氦)都在恆星中,透過核聚變反應產生的。在大質量恆星中,核聚變反應可以一直進行到產生出鐵(包括一部分在元素週期表中鐵附近的鎳、鈷等),然後核聚變反應就終止了,因為有各種元素中,鐵的原子核內能是最低的,要讓鐵繼續聚變,必須給它注入能量,而此時的恆星沒有多餘的能量給鐵注入。此時,這顆恆星是下面這種結構的。
大質量恆星演化到這個程度時,它會膨脹得非常大,成為一顆紅巨星或紅超巨星。但此時恆星中心的鐵是以電子簡併態存在的,其原子內部沒有任何空隙,無法再被壓縮了。而此時,由於恆星膨脹得太大了,各層次上的核聚變反應強度都減弱甚至快要停止了。
恆星是依靠內部核聚變反應產生的向外的輻射壓與向內的引力相平衡來保持穩定的。一旦內部核聚變反應減弱甚至停止,向外的輻射壓減弱甚至消失,向內的引力就會大佔上風。於是,恆星外層物質就會在引力作用下向內運動,恆星內部開始劇烈收縮。開始時,這些物質向中心掉落的速度還不是太快,但恆星質量非常大,引力非常強,向下的速度越來越快,到達中心時,速度會增大到每秒數萬千米。然後,它們爭先恐後地撞擊到中心的鐵核上。但鐵質的核心已經不能被繼續壓縮了。於是,這些撞擊物質就在帶給鐵核以巨大的動能的同時,以幾乎相同的速度反向衝出恆星。恆星中發生了無比劇烈的內爆。這就是超新星爆發。這個過程叫“鐵心災變”。
在巨大動能下,鐵繼續聚變,產生出比鐵更重的元素,如金、銀、銅、鉛。。。一直到鈾。內爆不但把外層物質物質丟擲恆星,也會把一部分鐵和新合成的重元素帶出恆星。這些物質離開恆星後,有些結合成了化合物,有些以單質形式繼續存在。在後來的冷卻過程中,矽酸鹽化合物和鐵、鎳等金屬冷卻固化,並分散開來,就形成了無數大大小小的顆粒和塵埃。
這些物質與原來存在於宇宙中的星際氣體雲混合起來,共同成為形成下一代恆星(包括行星)的原料。
這就是宇宙中岩石、鐵質隕石的由來。
這個問題有點意思。
先從宇宙裡的石頭的成分說起。從掉落到地球上的隕石中,我們可以瞭解到宇宙裡的石頭是由什麼元素構成的。隕石大致可分為三大類:石隕石(主要成分是矽酸鹽)、鐵隕石(鐵鎳合金)、和石鐵隕石(鐵和矽酸鹽混合物)。
由此可知,宇宙裡的石頭主要由以下元素組成:矽、氧、鋁、鐵、鈣、鎂、鉀、鈉、鎳、鋅、錳、氯、釩、鈷等。
知道了組成元素,再看這些元素是怎麼來的。我們知道,最初的宇宙中,只有氫和氦兩種元素,其他所有元素(包括一部分氦)都在恆星中,透過核聚變反應產生的。在大質量恆星中,核聚變反應可以一直進行到產生出鐵(包括一部分在元素週期表中鐵附近的鎳、鈷等),然後核聚變反應就終止了,因為有各種元素中,鐵的原子核內能是最低的,要讓鐵繼續聚變,必須給它注入能量,而此時的恆星沒有多餘的能量給鐵注入。此時,這顆恆星是下面這種結構的。
大質量恆星演化到這個程度時,它會膨脹得非常大,成為一顆紅巨星或紅超巨星。但此時恆星中心的鐵是以電子簡併態存在的,其原子內部沒有任何空隙,無法再被壓縮了。而此時,由於恆星膨脹得太大了,各層次上的核聚變反應強度都減弱甚至快要停止了。
恆星是依靠內部核聚變反應產生的向外的輻射壓與向內的引力相平衡來保持穩定的。一旦內部核聚變反應減弱甚至停止,向外的輻射壓減弱甚至消失,向內的引力就會大佔上風。於是,恆星外層物質就會在引力作用下向內運動,恆星內部開始劇烈收縮。開始時,這些物質向中心掉落的速度還不是太快,但恆星質量非常大,引力非常強,向下的速度越來越快,到達中心時,速度會增大到每秒數萬千米。然後,它們爭先恐後地撞擊到中心的鐵核上。但鐵質的核心已經不能被繼續壓縮了。於是,這些撞擊物質就在帶給鐵核以巨大的動能的同時,以幾乎相同的速度反向衝出恆星。恆星中發生了無比劇烈的內爆。這就是超新星爆發。這個過程叫“鐵心災變”。
在巨大動能下,鐵繼續聚變,產生出比鐵更重的元素,如金、銀、銅、鉛。。。一直到鈾。內爆不但把外層物質物質丟擲恆星,也會把一部分鐵和新合成的重元素帶出恆星。這些物質離開恆星後,有些結合成了化合物,有些以單質形式繼續存在。在後來的冷卻過程中,矽酸鹽化合物和鐵、鎳等金屬冷卻固化,並分散開來,就形成了無數大大小小的顆粒和塵埃。
這些物質與原來存在於宇宙中的星際氣體雲混合起來,共同成為形成下一代恆星(包括行星)的原料。
這就是宇宙中岩石、鐵質隕石的由來。