这篇文章发表于《大众科学》的前博客网络,并反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点。
超级碗戒指和地质学有什么关系,对吧?我的意思是说,当你看到海鹰队(有史以来第一个!)闪亮的新饰品时,地质学可能不是你首先想到的。别担心,我也不是。不,我没想“哦,地质学!”我想,“哇,真贵!”
然后我就想,真可惜这不是一场野兽地震”,然后,“我想知道这些石头是什么?”就在那时我恍然大悟。石头。岩石。你知道……地质学。
钻石!蓝宝石!沙弗莱石!白金!这枚戒指是用地质材料制成的。没有地质学就不会有它。 实际上,它就是地质学!这些石头背后有一个地质故事。我决定来讲讲它。*
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只是……它比我想象的要复杂。
它始于宇宙的诞生。
有时它变得非常具有爆炸性,其方式比我所知的还要多。
它的结尾是一种罕见的我的诞生石,以及一个精彩的地质侦探工作,以及一场悲剧。
故事从这里开始
很久很久以前,在没有任何星系,更不用说遥远的星系之前,宇宙开始了……
当然,那时还没有像地质学这样的东西——只是一些令人难以置信的物理学,它诞生了最初、最轻的元素。氢和氦,以及微量的锂,以及少量的放射性氚和铍,在宇宙存在的前三分钟内出现。放射性部分很快衰变消失。物理学统治着一个由三种元素组成的宇宙。构成地质学——和珠宝——的物质还不存在。
直到三亿年过去了……
微小的密度变化导致一些物质在引力的影响下凝聚……
恒星诞生了……
它们立即开始工作,锻造构成恒星物质、行星、人类和超级碗冠军戒指的物质。
所有比氢、氦和我们微量锂重的元素都是在恒星中产生的(除了少数由宇宙射线产生的例外)。在恒星深处,温度和压力高得难以想象,原子和原子碎片融合在一起,形成全新的元素,这个过程称为恒星核合成。这个过程从第一颗恒星点燃的那一刻就开始了。
最早的恒星应该是巨大的氢氦怪物,它们生命短暂(以恒星标准衡量),然后在比大爆炸小但仍然非常大的爆炸中消亡。为什么只有大型恒星?因为不仅仅是钻石需要碳。像我们的太阳这样适中的恒星如果没有碳就不会存在。幸运的是,碳是巨星们首先开始“烹饪”的元素之一,对吧?这些巨星将氢聚变成氦,氦聚变成碳,并沿着元素链向上,直到它们得到56镍,它衰变成56铁。这是终点:铁不能像其他核燃料那样“燃烧”。在一个相当复杂和戏剧性的事件系列中,恒星坍塌并爆炸。爆炸释放了恒星一直在“烹饪”的许多可爱元素,并在冲击波中创造了更多元素。
这就是我们的超级碗戒指元素的制造地
较小的恒星可以合成我们戒指成分所需的碳和氧。较大的恒星贡献钙、铜、铝、锌、硅、钒、铬、钛和铁。超新星贡献了更多的大恒星元素,以及(稳定的)镍**、金和铑。从大爆炸后三亿年到五十亿年前,恒星不断锻造、生存和死亡,将它们的恒星物质传递给新一代恒星。最终,一个巨大的云团,充满了已消亡的恒星和巨大的超新星留下的气体分子和尘埃颗粒,被轻轻地推动,足以坍塌、凝结并形成新的恒星,这些恒星最终完成了锻造将成为我们自己的太阳和地球的元素。
现在,要烹饪出像太阳这样较小的恒星,可能还有随之而来的行星,你需要一个充满碳和氧的云团,以及硅酸盐和其他较重的元素。这不仅仅是因为最终的地质学需要的不只是氢气和氦气——像太阳这样大小的恒星需要母分子云持续坍塌足够远才能形成它。但云团在收缩时会升温,并且随着它形成的大恒星开始燃烧。正如我们从热气球中了解到的那样,热量使气体变得兴高采烈并膨胀。如果不是因为所有那些可爱的 H2O 和 CO 分子以及微小的碳颗粒,它们出色地完成了吸收热量并将其辐射为红外线的工作,而红外线可以毫不费力地与云团说再见,这将阻止云团凝结成太阳。能量的逸出使云团保持足够凉爽,从而继续收缩直到较小的恒星形成。
我们的太阳系就是这样形成的。
在新生太阳周围,微小的宇宙尘埃颗粒——硅酸盐和碳颗粒以及各种元素的微量痕迹——互相追逐。有时,它们碰撞并粘在一起,“变成了大的蓬松球”,本质上是宇宙尘埃球。那些漂浮在太阳周围的尘埃球开始在自身引力下结合。它们生长,变得更加坚固,相互碰撞,聚集在一起,最终变成了行星。
包括地球。地球被形成月球的微行星撞击了。
那次擦肩而过的撞击产生的热量导致地球完全熔化。铁和镍沉到地心。地壳形成了。放射性元素——来自超新星的能量的回声——衰变,释放出热量,保持内部温暖而沸腾,而地壳冷却并硬化。
那熔融的内部开始对流。板块构造开始活跃起来。
将星尘转化为超级碗戒指物质的地质过程开始发挥作用。
事情又变得相当具有爆炸性了……
请继续关注下周的钻石,以及意味着我们可以将它们放在超级碗戒指和其他东西上的大爆炸事件。并且访问 En Tequila Es Verdad 获取遗漏和额外内容!
*事实证明,这些戒指有很多关于地质学的内容要说。我怀疑它们不是唯一的。因此,当我们探索完海鹰队超级碗戒指背后的地质史诗后,为什么不告诉我您希望我调查的下一件珠宝呢?我们将使其成为一个常规专题。请将您的想法发送至 dhunterauthor at gmail。
**大型恒星花费大量时间合成的可爱镍的半衰期为 6.077 天。你在超级碗戒指中找不到任何镍!
参考文献
Gribbon, John and Mary (2000): 星尘:超新星与生命,宇宙的联系。纽黑文和伦敦,CT:耶鲁 Nota Bene 出版社。
Smoot Group: 高质量元素的形成。上次访问时间:2014年7月10日。