源自Forbes宇宙大爆炸專欄，作者Ethan Siegel

　　翻譯：毛明遠(yuǎn)

　　本文轉(zhuǎn)自牧夫天文

　　整個(gè)元素周期表中僅有氫和氦來自宇宙大爆炸，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(xiàn)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轟擊后變?yōu)槠渌?/p>

　　X射線和可見光影像合成

　　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(gòu)成了整個(gè)宇宙：星云、恒星和行星等，也包括我們?nèi)祟愃幍奶栂怠Ｎ覀兩鷻C(jī)勃勃的世界中超過90%的物質(zhì)源自恒星，這里所指的恒星并不是現(xiàn)在的太陽，而是前幾代演化過程中的恒星。

　　但是，當(dāng)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3000華氏度。

　　太陽系元素豐度分布圖

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

　　太陽系沒有锝的原因是：所有锝的同位素均是放射衰變物質(zhì)，其中半衰期最長的也只有幾百萬年。如果早期地球曾經(jīng)有過一定量的锝，但40億年過去了，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(jì)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，幾種同位素中豐度最高的鈾238半衰期長達(dá)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(dāng)然，人類有手段制造锝，方法一是利用核裂變；方法二是粒子加速器轟擊。現(xiàn)實(shí)中我們?nèi)祟愡€將一種制備出的锝同位素用于醫(yī)療。雖然現(xiàn)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)生锝的過程并不是開篇列舉的四大方式，而是通過在某種類型的恒星上較穩(wěn)定的S過程-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(jì)

　　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。我們的太陽終將有一天變?yōu)榫扌?，體積擴(kuò)大超過現(xiàn)在的100倍。這時(shí)就會(huì)發(fā)生上述作用，額外的中子與內(nèi)部的重元素作用，向著元素周期表上行。這一過程并不快，但特定階段下锝的豐度還是會(huì)達(dá)到一定程度。這一類恒星我們又稱其為锝星，我們可以通過光譜分析來確定它，此類恒星的亮度非常高。

　　太陽和紅巨星對比

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

　　現(xiàn)實(shí)中，這種慢中子捕獲過程會(huì)構(gòu)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測到。此外，在恒星內(nèi)核區(qū)域形成的锝還要出現(xiàn)在外層后，我們才會(huì)觀測到。科學(xué)家在20世紀(jì)30年代就通過實(shí)驗(yàn)室制造出锝，但直至1952年才在巨星中觀測到锝。

　　有趣的是一方面在巨星階段下逐步產(chǎn)生锝，恒星終結(jié)的時(shí)候會(huì)通過爆發(fā)將包括锝這樣的物質(zhì)散布到周圍，形成行星狀星云，爾后繼續(xù)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)家甚至沒有在行星狀星云中發(fā)現(xiàn)過锝。如果非要在自然條件下獲取锝，一種方式是前文描述過的足夠量的合適的衰變；另一種就是待到太陽巨星絢爛之時(shí)！