地球本身不能進行核聚變，那麼如此豐富的元素是從何而來的？

我們所在的地球，是由92種常見元素所構成，另外加上26種短時間內可以存在的放射性以及人工合成元素，將有118種元素，正是這些元素，共同構成了我們地球現在的岩石圈、水圈、大氣圈，同時也支撐着生物圈中各種動物和植物的存在。據研究，這些元素在地球剛誕生時的46億年前就已經出現，那麼，這些元素是如何形成的呢？是通過地球自身內部的核反應而出現的嗎？

人們對物質組成的認知是一個逐步深入的過程，無論是古希臘的水、土、火、氣四種元素説，還是我國古代的金、木、水、火、土五種元素説，都在試圖揭示宏觀世界的微觀組成。到了近代，科學家們根據物質的性質不同，逐漸發現了30多種元素，而到了19世紀中葉以前，元素的種類已經拓展到50多種，而這些所發現越來越多的元素之間，到底是彼此孤立還是存在着某種聯繫，一直困擾着人們。直到19世紀60年代末，俄羅斯科學家門捷列夫在對已知元素的原子序數進行排列時，發現了不同元素之間在物理和化學特性方面具有的週期性變化規律，在此基礎上繪製了最原始的元素週期表，從而為現代化學體系的建立打下了堅實的基礎。

但是，受於當時條件的限制，門捷列夫並未就元素為何出現這種週期性的變化規律做出解釋，直到1911年，新西蘭物理學家盧瑟福通過利用阿爾法粒子散射實驗，發現了質子的存在，繼而提出了原子核的結構模型，並提出了“中性粒子”的預言，人們才逐漸意識到具有不同原子序數的元素，其質子數的差異，決定了不同元素之間呈現出的不同理化性質。而到了20世紀30年代，英國物理學家查德威克又利用釙加鈹作為放射源，去轟擊氫、氦、氮等元素髮現了盧瑟福所預言的“中性粒子”，即中子，使得人們對微觀粒子的組成又有了新的認知，那就是質子決定元素的種類，中子決定着元素的同位素。

通過天文學家們的長期觀測和研究，普遍認為我們所在的地球包括太陽系，都形成於46億年之前在此區域濃密的星雲物質，在引力擾動的影響下，這些星際物質不斷髮生吸聚和坍縮作用下緩慢產生的，那麼無論是太陽也好，太陽系的各大行星也好，其組成物質也應該來源於這些星際物質。而通過對太陽組成物質的研究，科學家發現，太陽是以氫和氦等輕物質為主要組成，而地球相對於太陽來説，無論是元素的種類還是“均衡”程度，都要遠遠大於太陽，那麼這就表明地球的組成物質，並非來源於太陽的核聚變，更不可能來源於地球內部的核反應，因為地球內部，不論是温度還是壓力都遠不及太陽，不可能產生這麼多的重元素，這些元素的來源必定另有出處。

要分析這個問題，不得不追溯到宇宙大爆炸剛開始的階段，在體積無限小、質量無限大的奇點發生爆發之後，在普朗克時間內推動空間大暴漲，在極短的時間內能量發生衰變，逐漸產生自由原子和電子，這個時期由於宇宙的整體温度還非常之高，這些基本粒子還無法結合形成原子核，光線也無法從這片等離子體中逃離出去。直到大爆炸之後的38萬年之後，隨着宇宙温度的冷卻，質子和中子才得以結合成宇宙第一批中性原子，由於氫和氦的結合比較容易，因此這時的中性原子以氫居多，佔據了90%以上，宇宙空間中充斥着由氫和氦所組成的濃密星雲，為後來宇宙天體的演化提供了充足的物質來源。

後來，在引力擾動的影響下，這些星雲物質開始發生聚集，無數星雲團開始形成，在這些星雲團中又逐步形成了諸多物質分佈更加密集的區域，並逐漸向其中的中心點發生坍縮，使得中心區域的質量不斷增大，同時在被吸聚星雲氣體不斷碰撞和引力勢能轉化的條件下，使得中心區域的温度不斷提升，最後在量子隧穿作用下，温度達到1000萬攝氏度以後，氫原子中的質子就會突破原子間的庫侖力進入其它氫原子中，從而引發質子與質子的鏈式核聚變反應，宇宙中最原始的一批恆星就此登上了歷史舞台。

而這些恆星所吸聚原始星雲的數量，決定了恆星的原始“尺寸”，這個質量的大小，決定了恆星內部核聚變所依賴的温度和壓力環境。當恆星質量較小時，通過質子與質子的鏈式核聚變反應所生成的氦，沒有足夠的環境來支撐後續氦的核聚變反應，最後當氫消耗完畢之後就會形成紅矮星。而當恆星質量較大，因核聚變而產生的氦，可以在更高的温度之下完成接下來的核聚變，從而產生碳，並且隨着質量的繼續增大，依次將會在核聚變後形成氧、氖、鎂、硅、磷、硫、鐵這些元素，從而形成恆星從外到內原子序數逐漸增大的層級結構。

對於恆星內部的核聚變來説，能夠維持其穩定的關鍵因素就在於温度要足夠高，也就是説核聚變所釋放的能量要大於反應所需要的能量輸入。而鐵作為比結合能最高的元素，它要發生核聚變，所需要輸入的能量要大於釋放的能量，因此一旦恆星內部核聚變產生了鐵元素，那麼就意味着恆星的生命快走到了盡頭。那麼，宇宙中比鐵元素原子序數要大的元素是怎麼來的呢？這得歸功於超新星爆發了。

當大質量恆星完成主序期使命之後，內部核聚變的減弱，使得向外的輻射壓降低，從而恆星外部物質的重力作用將佔據上峯，將會出現急速地向內坍縮現象，恆星內部電子簡併氣體的電子將會被原子核所捕獲，使得間並壓進一步降低，坍縮現象會變得越來越劇烈。在此過程中，因電子俘獲反應所釋放的能量，將在恆星內部激發重啓核聚變，使恆星產生不可控的核聚變，於是在坍縮作用的加持下，會產生劇烈的激波向外反彈，從而將除恆星內核以外大部分的組成物質從恆星中剝離出去，引發超新星爆發，有時爆發的能量十分巨大，甚至可以將恆星的核心也炸燬。由於超新星爆發的能量極高，温度可以達到上千億攝氏度，在這種高温下，所釋放的大量高能中子，將會與之前恆星核聚變形成的鐵及以下元素進行結合，形成其它更多的重金屬元素，從而飄散在宇宙空間中。如果剩餘的恆星核心部分沒有被炸燬的話，則繼續發生着物質坍縮，根據剩餘核心的質量不同，將會演化為中子星或者黑洞。

因此，太陽系所在區域的前身，應該是由上一任大質量恆星在完成超新星爆發之後所形成的星雲物質所組成。在漫長的引力擾動作用之下，重複着恆星的誕生歷程，太陽吸聚了這片星雲絕大部分的氫氦等物質，剩餘的物質則繼續在距離太陽較遠的軌道處聚集，逐漸演化成了固態行星和氣態行星。我們地球上所看到的這些常見元素，實際上都見證着奇點大爆炸之後宇宙無比漫長的發展演化歷史。