看看现在的宇宙,氢和氦到处都是,因为正是氢聚变成氦才使大量的恒星照亮了宇宙。据估计,氢大约占宇宙可见物质的75%,氦大约占25%,其他元素占比极其微小。
但在地球上,氢和氦总共只占地球的1%。即使在地壳中,与其他较重的元素相比,氢和氦也只占一小部分。事实上,所有这些重元素都是在前几代恒星中形成。大质量恒星通过核聚变能够形成重元素,当这些恒星死亡时将会发生超新星爆发,重元素随之散播到宇宙中。最终,这些重元素进入了新一代恒星之中,同时还形成了包括我们地球在内的岩质行星。
宇宙并不是从这些重元素开始。如果把时间退回足够早之前(大约138亿年前),那时整个宇宙的温度极高,密度极大,宇宙只有夸克、电子、胶子、质子以及中子等基本粒子,无法形成中性原子(质子数等于核外电子数,原子不显电性)。经过38万年的冷却之后,宇宙才开始形成中性原子,其中包括氢原子和氦原子。此外,宇宙微波背景也是来自这个时候。
在宇宙诞生之初,中子数和质子数之比大约为1:7。一个氢原子核里只有1个质子,而一个氦原子核里有2个质子和2个中子。因此,最终结果就是氢原子大约占宇宙质量的75%,氦原子大约占25%,另外还含有痕量的锂和铍。从数量上看,氢原子大约占92%,氦原子大约占8%。
随着空间不断的膨胀,宇宙进一步冷却,氢原子和氦原子逐渐聚集形成星云。一旦星云具有足够的质量、压力和热量,它们将会坍缩形成恒星。因此,包括太阳在内的绝大多数恒星,其组成均是大约75%的氢以及大约25%的氦。
此外,暗物质是一种理论上存在的神秘物质,它们无法通过电磁波进行观测,只能通过引力作用来探测它们的踪迹。宇宙中的氢原子源自138亿年前的宇宙大爆炸,与暗物质无关。
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