鐵對人類有多重要？

鐵應該是與人類歷史糾葛最深的元素了，從公元前4000年進入青銅時代開始，青銅這種易于冶煉和加工的金屬為人類社會發(fā)展提供了極大的助力，但青銅硬度很高卻也脆性太大，缺點顯而易見！到公元前2500年時，鐵器開始出現(xiàn)，此后技術的提升使得冶鐵技術的提高，鐵器開始替代青銅制造的農具和兵器，青銅開始退居酒器與祭器！

鐵器時代的崛起是人類社會發(fā)展的幸事，現(xiàn)代幾乎所有的工具中都是鐵或者鐵的合金，無論是大規(guī)模生產用的農具還是制造行業(yè)的工具以及設備，都少不了鐵元素的存在，甚至我們可以這樣定義鐵，如果沒有發(fā)現(xiàn)鐵元素，那么也不會有現(xiàn)代社會，更不可能進入宇航時代！但這種對人類至關重要的鐵元素卻是恒星最毒的毒藥，因為恒星中一旦演化的鐵元素，等待它的只能在超新星爆發(fā)中終結一生！

為什么恒星發(fā)展到鐵就會死？

恒星能保持大致球體的原因有兩種，一種是引力坍縮致靜力平衡，另一種是恒星內部產生的輻射壓，所以恒星的呈現(xiàn)在宇宙中形態(tài)，就是一個高溫的等離子球體，它會因為自轉而略扁，但密度并不會比水高很多，比如太陽的平均密度只有水的1.4倍！

靜力平衡

一個大于直徑500千米的天體，會在靜力平衡的狀態(tài)下趨向于球體，比如地球，盡管有山脈和海洋，還兩極的冰川，但地球上最高的山脈也不過8千米，和地球1.27萬千米的直徑相比，其實這個球體的精度還是很高的，不過因為自轉，赤道部位的直徑會略大。而處于等離子體的恒星明顯要規(guī)則得多，比如太陽自轉慢，赤道的直徑之比兩極大10千米，而太陽的直徑則高達140萬千米，所以這個精度讓滾珠軸承中的鋼球也自嘆不如！

谷神星直徑950千米，這個球形還不太平準

輻射壓是怎么來的？

引力坍縮會讓球體的密度逐漸增加，假如沒有輻射壓的話，越大的天體就是一個致密的天體，但很幸運，宇宙中最豐富的氫元素會在引力坍縮的高溫下開始核聚變，其劇烈的能量釋放在恒星內核會以輻射方式向表面?zhèn)鬟f，再透過對流到達表面，繼而向宇宙空間以光輻射方式散發(fā)。

恒星輻射與對流模型

這個向表面?zhèn)鬟f的輻射會產生壓力，對抗因引力中心坍縮的殼層，因此一顆處在主序星狀態(tài)的恒星必然是輻射壓和引力坍縮是平衡的，而且這種模式有一個極限，比如恒星質量太大，內核溫度過高，那么輻射壓過大的情況下，強烈的恒星風會讓恒星丟失大量的物質，而阻止恒星進一步成長，這個質量大約是太陽的150倍，以英國物理學家愛丁頓爵士命名的光度極限。

天文學家認為256倍太陽質量的R136A1是兩顆恒星合并合成的

超新星爆發(fā)

紅矮星沒有內核外沒有輻射層，所以紅矮星可以通過對流徹底燃燒整顆恒星的氫元素，所以它們壽命很長，從黃矮星開始的恒星都有一個輻射層，因此當恒星燒完內核的氫元素時，外殼大量的氫元素并不會來填補這個空白，而只有內核外側的殼層氫元素填補，此時內核坍縮，溫度增加，燃燒速度加快！

紅巨星會在這個時代到來，內核的氫元素燃燒后的氦元素堆積，如果到了氦元素聚變的極限，氦元素在短時間內燒完，就成了氦閃！當然如果質量夠大，那么這些氦元素在沒有堆積的情況下就會繼續(xù)燃燒，一直燒，一直燒，從氦元素燒到鐵元素！

鐵元素會繼續(xù)燒嗎？不能，從元素比結合能來看，鐵元素就是峰值，簡單的說就是從鐵元素是最穩(wěn)定的元素，如果要再合成新的元素，需要吸收能量！所以此時的恒星內核除了堆積鐵元素就沒有其他途徑了，而外殼遠遠不斷的產生鐵元素，越來越多，在它超過錢德拉塞卡極限崩潰的那一刻，恒星的超新星爆發(fā)就產生了！

當然鐵核坍縮只是超新星爆發(fā)的其中一個類型，也有不經(jīng)歷鐵核超新星，比如Ia型號超新星爆發(fā)，或者超大質量恒星的超新星爆發(fā)，不過鐵核坍縮超新星爆發(fā)應該是最多的。超新星爆發(fā)過程付出復雜，即使到現(xiàn)在仍然沒有在超計算機中成功模擬出鐵核坍縮的超新星爆發(fā)，但并不表示它不存在，宇宙中時時刻刻都有發(fā)生，而銀河系中大約每100年就會發(fā)生一次。

室女座NGC 4526 SN1994D超新星爆發(fā)

超新星產生的能量極大，它能照亮整個星系，發(fā)出的能量大約是比太陽一生中釋放的總能量還要多，據(jù)天文學家計算，一顆在100光年內爆發(fā)的超新星，將會對地球產生毀滅性的影響，不過幸好最近可能的超新星在160光年外，而且它最近并不打算爆發(fā)！另一顆最近可能爆發(fā)的參宿四遠在640光年外！

鐵是恒星的毒藥，卻是生命最初的源頭！

我們知道鐵元素在生理過程中非常重要，但我們今天要說的并不是鐵對生命的作用，而是它導致的超新星爆發(fā)，因為超新星爆發(fā)是恒星生命的結束，卻是行星很可能誕生的生命的引子！

超新星爆發(fā)盡管將可能毀滅很多生命，但它也可能在未來創(chuàng)造生命，因為鐵元素促成的超新星爆發(fā)，將恒星一生中積攢的所有元素、包括在紅巨星階段因慢中子捕獲和超新星階段快中子捕獲產生的重元素統(tǒng)統(tǒng)拋向宇宙，這些物質將在未來千百萬年后因為引力重新坍縮成一顆個新的星系，我們所在的太陽系就是這么來的，太陽系暫時來說還是人類唯一的家園！

另外各位請放心，地球上的鐵元素都很穩(wěn)定，而且主要也是它不出工也不出力導致自身坍縮，從而整顆恒星開始坍縮而引爆超新星的，而地球是一顆行星，根本不具備超新星爆發(fā)的潛質，所以各位很安全哦！