源自Forbes宇宙大爆炸專(zhuān)欄，作者Ethan Siegel

　　翻譯：毛明遠

　　本文轉自牧夫天文

　　整個(gè)元素周期表中僅有氫和氦來(lái)自宇宙大爆炸，其它的所有元素均形成于恒星。

　　-恒星核聚變將輕元素變?yōu)楦氐脑?/p>

　　-超新星爆發(fā)產(chǎn)生更重的元素

　　-更暴力的宇宙現象，比如中子星合并，會(huì )產(chǎn)生最重的元素

　　-還有就是恒星遺跡中的星云物質(zhì)發(fā)生衰變，或遭遇高能宇宙射線(xiàn)轟擊后變?yōu)槠渌?/p>

　　X射線(xiàn)和可見(jiàn)光影像合成

　　Credit：X-ray： NASA/CXC/SAO/D.Patnaude， Optical： DSS， via http://chandra.harvard.edu/photo/2012/kepler/。

　　上述理化過(guò)程豐富了宇宙的物質(zhì)，它們發(fā)生在宇宙演化的每一個(gè)階段，而這些不斷變化中的物質(zhì)構成了整個(gè)宇宙：星云、恒星和行星等，也包括我們人類(lèi)所處的太陽(yáng)系。我們生機勃勃的世界中超過(guò)90%的物質(zhì)源自恒星，這里所指的恒星并不是現在的太陽(yáng)，而是前幾代演化過(guò)程中的恒星。

　　但是，當我們檢視元素周期表，我們的世界中竟然缺少第43號元素锝。它是一種密度和鉛相似的灰色閃亮金屬，熔點(diǎn)超過(guò)3000華氏度。

　　太陽(yáng)系元素豐度分布圖

　　Credit：Image credit： Wikimedia Commons user 28bytes， under a CC-BY-SA-3.0， with annotations added by E。 Siegel。

　　太陽(yáng)系沒(méi)有锝的原因是：所有锝的同位素均是放射衰變物質(zhì)，其中半衰期最長(cháng)的也只有幾百萬(wàn)年。如果早期地球曾經(jīng)有過(guò)一定量的锝，但40億年過(guò)去了，地球上基本找不到锝。但事實(shí)上，有種情況會(huì )有锝產(chǎn)生，理論上鈾礦中物質(zhì)衰變會(huì )有微量的锝產(chǎn)生。估計每克鈾能夠產(chǎn)生1皮克（10^-12 g）锝。（譯者注：然而自然界的鈾元素半衰期又極長(cháng)，幾種同位素中豐度最高的鈾238半衰期長(cháng)達44.7億年）

　　天然鈾礦石

　　Image credit： Andrew Silver， USGS， via Wikimedia Commons， of naturally occurring Uranium Ore， composed of one-trillionth Technetium。

　　當然，人類(lèi)有手段制造锝，方法一是利用核裂變；方法二是粒子加速器轟擊?，F實(shí)中我們人類(lèi)還將一種制備出的锝同位素用于醫療。雖然現在地球自然環(huán)境中幾乎找不到锝，但恒星可以產(chǎn)生锝，產(chǎn)生锝的過(guò)程并不是開(kāi)篇列舉的四大方式，而是通過(guò)在某種類(lèi)型的恒星上較穩定的S過(guò)程-慢中子捕獲中產(chǎn)生的。

　　幾個(gè)典型恒星的年齡和大小，橫軸十億年計

　　Image credit： European Southern Observatory （ESO）/M。 Kornmesser， via http://www.eso.org/public/images/eso1337a/。

　　巨星讓氦聚變碳13或氖22時(shí)會(huì )產(chǎn)生自由的中子。我們的太陽(yáng)終將有一天變?yōu)榫扌?，體積擴大超過(guò)現在的100倍。這時(shí)就會(huì )發(fā)生上述作用，額外的中子與內部的重元素作用，向著(zhù)元素周期表上行。這一過(guò)程并不快，但特定階段下锝的豐度還是會(huì )達到一定程度。這一類(lèi)恒星我們又稱(chēng)其為锝星，我們可以通過(guò)光譜分析來(lái)確定它，此類(lèi)恒星的亮度非常高。

　　太陽(yáng)和紅巨星對比

　　Image credit： European Southern Observatory （ESO）， via http://www.eso.org/public/images/eso0729a/。

　　現實(shí)中，這種慢中子捕獲過(guò)程會(huì )構建鐵元素以上的重元素，直至鉛和鉍元素，但正如上文所述锝的情況比較特殊，我們只能在這樣的巨星中觀(guān)測到。此外，在恒星內核區域形成的锝還要出現在外層后，我們才會(huì )觀(guān)測到?？茖W(xué)家在20世紀30年代就通過(guò)實(shí)驗室制造出锝，但直至1952年才在巨星中觀(guān)測到锝。

　　有趣的是一方面在巨星階段下逐步產(chǎn)生锝，恒星終結的時(shí)候會(huì )通過(guò)爆發(fā)將包括锝這樣的物質(zhì)散布到周?chē)?，形成行星狀星云，爾后繼續演化成下一代的恒星和行星；另一方面是锝的半衰期較短，幾百萬(wàn)年時(shí)間后絕大部分锝就變?yōu)榱似渌亍?/p>

　　星云

　　Images credit： NASA / ESA and the Hubble Space Telescope， via hubblesite.org at http://hubblesite.org/hubble_discoveries/10th/photos/slide27.shtml。

　　新一代的恒星和行星形成之時(shí)，锝早已經(jīng)消失了。目前科學(xué)家甚至沒(méi)有在行星狀星云中發(fā)現過(guò)锝。如果非要在自然條件下獲取锝，一種方式是前文描述過(guò)的足夠量的合適的衰變；另一種就是待到太陽(yáng)巨星絢爛之時(shí)！