科學家解釋了宇宙中碳的起源，對碳基生命的產生有著決定性的幫助

2020-08-11 孜然實驗室

太陽、地球的幾乎所有物質都來自於上一代恆星死亡時散發出的氣體殘骸。當恆星走到生命盡頭的時候，會發生猛烈的爆炸。恆星的部分物質會被拋灑到宇宙當中，隨後通過恆星風傳播到更遠的地方去。這些物質將形成下一代的恆星系統，同時也包含有許多對生命產生至關重要的化學元素，比如碳。

在星雲 NGC 6565中，恆星風吹過後，氣體雲從恆星中噴出。

由於恆星的質量不同，其最終結局也會不同，比如最終可能形成白矮星、中子星或者黑洞。最新的研究結果表明，當恆星形成白矮星時，對於碳原子的傳播幫助最大。

研究結果嚴格限制了我們銀河系的恆星如何以及何時產生碳，這些碳，當然還有最主要的氫，組成了46億年前形成了我們的太陽系。

太陽系形成

在此之前，天體物理學家一直在爭論銀河系中碳元素的起源，有些支持低質量恆星，這些恆星通過恆星風將其富含碳的外層吹掉，最終變成了白矮星，而另一些則認為碳合成的主要場所位於大質量恆星的恆星風中，這些恆星爆炸成為超新星並留下中子星殘骸。

白矮星

中子星

研究人員利用夏威夷凱克天文臺收集的數據，分析了銀河系疏散星團（open star cluster）中的白矮星。

疏散星團，是由同一個巨大的分子雲中的數百顆至數千顆恆星組成的星團，它們有大致相同的年齡。銀河系中發現的疏散星團已經超過1100個。

NGC7789，也被稱為卡羅琳的玫瑰，是銀河系中一個古老的疏散星團，距離仙后座約8000光年。研究中一些質量異常高的白矮星來自於這個星團

研究人員測量了白矮星的質量，並通過恆星演化理論計算出它們的出生質量。

恆星出生質量與白矮星質量之間的關係稱為初始-最終質量關係。以往的研究發現它們呈線性關係，恆星出生時的質量越大，死亡形成的白矮星質量就越大。

研究人員計算疏散星團中白矮星的初始-最終質量關係時，他們發現白矮星的質量比以前認為的要大。大約十億年前出生的恆星死亡後留下了約0.7-0.75太陽質量的白矮星，而過去的理論認為將產生約0.60-0.65太陽質量的白矮星。

幸運的是，這種反常關係有助於解釋低質量恆星產生的碳如何進入星際空間。當一顆恆星的質量是太陽的兩倍時，在生命的最後階段，恆星內部聚變將產生碳原子，之後碳將被運送到恆星表面，最後通過恆星風擴散到周圍的星際空間中。

新的計算模型表明，恆星富含碳的外層的剝離發生得足夠緩慢，這將使恆星的核心質量大大增加，最終形成的白矮星也更大。

為了儘可能地散布碳原子，恆星質量至少要達到1.5個太陽質量。

這一發現有助於科學家更深入地了解銀河系的性質。通過大型望遠鏡，科學家可以發現那些富含碳的恆星，這有助於更可靠的解釋這些恆星的演變。

另一方面，在符合條件的白矮星附近，也許能夠找到富含碳的下一代恆星，也許對發現宜居星球或者地外生命有所幫助。

WASP-12b，一顆富碳行星

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  • 宇宙中很可能沒有自然產生的矽基生命，碳基才是宇宙主流生命形式
    探索與發現宇宙中有沒有矽基生命？多年來，科學家們一直在討論這個問題。其實這個問題大家也糾結很久了，我平時經常看大家的評論，不過我看到一些朋友對於矽基生命的認識是有錯誤的，矽基生物沒有我們想像的那麼強大，但是它們一定會很特殊，如果真實存在，這將是前所未見的，一定非常有趣。
  • 地球是碳基生命的天堂,而宇宙更適合矽基生命,矽基生命長什麼樣?
    生命是宇宙中最為神奇的事物，迄今為止，我們已知只有我們地球上有生命體，這裡是屬於碳基生命的世界，但是科學家們根據元素周期表上各種元素不同性質的表現認為，生命未必只會基於碳基存在，另外很可能還有硫基生命、氨基生命、硼基生命、矽基生命、砷基生命等，氨之外的這些元素的某些化學性質與碳元素相類，有可能與其他元素或化合物形成某種生命體。
  • 宇宙中可能存在著一種等離子體生命,它們與碳基生命完全不同
    我們不難推測出，除了地球上的碳基生命以外，宇宙中還應該存在很多種生命形式，它們各自生存於某種特殊的環境，廣泛地存在宇宙之中。那麼問題就來了，按照這種思路，難道太陽上也可以存在生命？理論上來講，答案應該是肯定的，因為宇宙中可能存在著一種等離子體生命，它們與碳基生命完全不同。
  • 矽基生命與碳基生命有何區別?人類成為矽基生命,或能進入宇宙!
    人類如果變成矽基生命，是否能進入宇宙？區別實在太大了！地球上的生命數不勝數，不管是動物還是人類，他們都有共同的特徵，都是屬於碳基生命，都是以碳元素為基礎的。在科學家們尋找地外生命的過程當中，也是以碳基生命為根本，放眼整個宇宙尋找新的生命體。
  • 地球上全是碳基生命，宇宙中有可能存在矽基生命嗎？
    地球上的生命是從哪裡產生的是一個未知的命題，也眾說紛紜。但是我們能非常肯定的一點是，我們星球上的生命全部是以碳和水作為基礎的，也就是碳基生命，基於有機物的原始概念。宇宙中的生命可能是更為多元多樣的，遠超過我們最狂野的想像力。
  • 在整個宇宙中,生命的誕生並不容易,碳基生命是否是唯一?
    在整個宇宙中，生命的誕生並不容易，碳基生命是否是唯一？宇宙浩渺，從現有我們地球上的跡象來看，人們經常會懷疑是否有外星文明曾經來訪過我們的地球。因為整個宇宙讓我們很難相信，地球會是當中唯一有生命和智慧文明的星球，僅僅在銀河系中就多達2000多億顆行星。其中甚至有很多與地球擁有相似環境的天體，但是因為目前科技的限制，以及宇宙實在太過浩瀚，加上我們每個星球之間距離過於遙遠，很難進行有效的探索。所以，處於宇宙一隅的我們也至今沒有探訪到外星文明。但是，雖然在整個宇宙當中，生命的誕生並不容易，讓我們也會不禁思考一個問題，碳基生命是否是唯一呢。
  • 垂死恆星釋放出的碳，為地球生命的誕生，做出了決定性的貢獻
    一些垂死恆星通過壯麗的行星星雲將氣體外殼和塵埃拋向宇宙，這些灰燼通過恆星風傳播，富含許多不同的化學元素，包括碳。在發表在《自然天文》期刊上的一項研究表明，這些恆星揭示了碳在銀河系和其它星系的起源。約翰·霍普金斯大學物理與天文學系副研究科學家傑弗裡·卡明斯說：這些發現對恆星如何以及何時產生碳提出了新的嚴格限制。
  • 垂死恆星釋放出的碳,為地球生命的誕生,做出了決定性的貢獻!
    一些垂死恆星通過壯麗的行星星雲將氣體外殼和塵埃拋向宇宙，這些灰燼通過恆星風傳播，富含許多不同的化學元素，包括碳。在發表在《自然天文》期刊上的一項研究表明，這些恆星揭示了碳在銀河系和其它星系的起源。約翰·霍普金斯大學物理與天文學系副研究科學家傑弗裡·卡明斯說：這些發現對恆星如何以及何時產生碳提出了新的嚴格限制。
  • 碳基生命說是宇宙所有生命必須的形式嗎
    可以了解一下最有權威的美國(藍皮書計劃），其中詳細的解釋了羅斯威爾為起因的，美國政府參與的關於外星人到訪地球，並進行成功接觸，最終與外星人的達成合作陰謀等等。此外還有網上鋪天蓋地的目擊視頻，雖然有真有假，但其中絕對有令我們震撼不已的東西。有發言權的科學家基本上都沒有看到過UFO和外星人，所以只能靠推測。
  • 地球是碳基生命的天堂,而宇宙更適合矽基生命,矽基生命什麼樣?
    地球擁有適宜的溫度、充沛的水資源以及磁場和大氣的保護，生命在這樣的條件下盡情的繁衍進化。地球是已知的唯一擁有這樣得天獨厚條件的星球，從概率的角度來說，地球絕對可以稱得上是宇宙中的一個傳奇，在地球之外，環境對於生命而言而極其惡劣的。
  • 碳基生命的天堂是地球,而宇宙更適合矽基生命.矽基生命是什麼?
    地球具有合適的溫度、擁有豐富的水資源以及磁場和大氣層的保護，在這種條件下生命會繁殖。地球是唯一具有這種獨特條件的已知行星。從概率的角度來看，地球絕對可以稱為宇宙中的傳奇。在地球之外，環境對生命是極為不利的。在太陽系中，最環保的行星是火星，但生命幾乎不可能在火星上生存。火星沒有磁場保護，大氣極薄，晝夜溫差可達到200度以上。這些是終生無法承受的。
  • 碳基生命與矽基、硼基生命的比較
    還有一些生物大分子負責催化各種維持生命活動的化學反應。這些複雜的大分子必須要有結構穩定的骨架，地球上的生物大分子主要以碳元素為骨架，所以稱為碳基生物。雖然元素周期表中有那麼多種元素，卻只有硼、矽和碳，才能形成長鏈大分子。硼基生命存在機率很低在硼、矽和碳這三種可以形成長鏈大分子的元素當中，首先可以排除硼。
  • 為什麼我們是碳基生命而非矽基生命呢?和元素的性質有關嗎
    地球上已經具備宇宙中所有元素，從而演化出碳基生命，會飛的會跑的，有毒的帶刺的，需氧的厭氧的，骨頭在裡面的與在外面的，等等什麼生命形態俱全。
  • 碳基生命未必是宇宙的唯一,來了解一下砷基生命
    我們知道，地球上的生物是碳基生物，也就是說，是由以碳為主的有機物和無機物構成的。比如我們的骨骼，是碳酸鈣、我們的基礎能量單位葡萄糖，也是含碳的。可是，元素周期表中，有很多和碳類似，可以組成不同有機物的基礎元素。比如目前，科學家就猜測出了如下幾種形態的生物。矽基生命：和碳同族又只多一個電子層的矽元素，首先進入了科學家的眼帘。
  • 宇宙裡的碳元素從哪來？科學家這樣說
    碳元素是地球上所有生命必備的基礎元素。近期，一項新的針對白矮星的研究，揭示了白矮星在星系裡面碳元素形成過程中的關鍵性作用。宇宙中的每一個碳原子都是由恆星產生的。然而，在它們最終坍縮之前，這些星體會在宇宙中留下自己寶貴的遺產。它們會把自己形成的星際塵埃散布在宇宙中，這些塵埃中包括了豐富的元素，尤其是在坍縮前，在星體內部深處合成的碳元素。在一項新的研究中，一個國際天文學家團隊發現並分析了銀河系中的開放星團。他們的成果對研究碳元素在宇宙中的起源非常有幫助。開放星團是宇宙中成百上千個星體的集合。
  • 宇宙中或存在矽基文明,專家稱矽基生命比碳基生命更頑強!
    最近科學家指出，在宇宙的某個地方人工智慧已經存在，它們存在宇宙當中應該有十億年的歷史。這些永不停息的生物是後時代生物的一種，它不是由因基傳播而繁殖的，它們是由科學技術來驅動發展和繁殖的，它們可以永遠的存在於宇宙當中，這樣的超智慧人工智慧或許已經存在地球周圍很久的時間了。
  • 如果人類想探索宇宙,需要從碳基生命進化成矽基生命?這可行嗎?
    如果人類想探索宇宙深處，需要從碳基生命進化成矽基生命？這可行嗎？地球上大多數的生命體都是由碳元素構成的，在地球上幾乎所有的化合物加入了碳元素，之後的結構會相對比較穩定，像人類，我們就把自己稱為是一個碳基生命。
  • 為什麼說矽基生命比碳基生命高級?矽基生命真的存在嗎?
    幾乎所有的地球生命離開了水和氧氣都是無法生存的。然而根據科學家們的觀測結果，宇宙中擁有水和氧氣的星球極其罕見！那麼，宇宙中就沒有其它生命存在的可能嗎？答案是否定的！除了碳元素以外，還有一個化學性質跟碳元素非常相似，也能夠形成四個化學鍵的元素，那就是矽元素！
  • 生命的存在形式必須是「碳基」嗎?看看科學家的猜想!
    地球是至今為止人類在宇宙中發現的唯一存在生命的星球。在人類可以探索外太空之後，科學家們一直在致力於尋找外星生命，雖然沒有什麼重大發現，但是人類仍然沒有放棄尋找。有科學家提出宇宙中的生命形式可能是和地球不一樣的，人類可以變換尋找的方向。那麼宇宙中的生命形式可能有哪些呢？