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在我们的蓝色星球上,万事万物皆由94种化学元素拼接而成,自然孕育而非实验室的产物。放眼所及,大千世界的纷繁复杂似乎难以置信,而这94种元素亦是构筑宇宙其他角落的基石。科学家们的研究已然提供了确凿的证据,证明这一点。
地球上的这些化学元素在宇宙的其他角落同样星罗棋布。随着人类涉足月球,我们了解到月面土壤富含氦、银以及水。我们的探测器也成功登陆了地球的邻居——火星,那里的土壤富含铁元素,与氧结合成我们熟悉的红色氧化铁。我们还了解到,金星的大气中充斥着硫磺。甚至我们的探测船已经跨越遥远的距离,到达太阳系的边缘,海王星,那里充满了如甲烷这样的有机分子。
但宇宙中的其他星球呢?看似难以探测,它们遥不可及。离我们最近的恒星——比邻星,它的距离是海王星的一万倍,约4.3光年之遥。而我们所知的最近的星系——仙女座星系,它与我们的距离更是达到了惊人的二百五十万光年。
尽管如此遥远,它们还是向我们泄露了关于其成分的秘密。我们与这些遥远星球的唯一联系便是穿越太空来到地球的光线。通过解析这些光芒,我们得以研究它们的构成。这是得益于化学元素自身的特性——当它们被加热或燃烧时,会发出特定颜色的光。例如,钠燃烧时会发出黄色的火焰,钾燃烧时则是淡紫色,而铜则是蓝色。
每种元素都有自己独特的颜色标志,正是这一特性向我们揭示了星球的元素构成。然而,观察星球发出的光并非那么简单,我们可以从离我们最近的星体——太阳那里找到答案。
太阳光所展现的光谱与彩虹有几分相似,只不过它更为宽广。仔细观察这个光谱,你会发现有许多黑色的线,这被称为吸收谱线。
太阳中的各种元素不仅会发出特定的光,还会吸收特定的光。通过识别这些吸收谱线的位置,我们就可以像扫描条形码一样,列出太阳中所含元素的清单。
不仅限于太阳,我们所见的每一颗星星都可以用类似的方法进行分析,由此推测它们的元素构成。
科学家们通过这种方法了解到,宇宙中其他恒星与太阳一样拥有大量的重元素(除氢和氦之外的所有元素),而碳的含量相对较少,氮的含量则较多。例如,织女星,作为北方天空第二亮的恒星,它的金属含量仅有太阳的三分之一;而天狼星则富含铁,其含量是太阳的三倍;比邻星则富含镁。
尽管元素的含量在整个宇宙中各不相同,但构成它们的依旧是那94种不变的元素。地球上的我们,与那些恒星和星系,都是由相同的元素构建的。 |
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