卡爾薩根曾經(jīng)說過：“如果你想從零開始做一個(gè)蘋果派，你必須先創(chuàng)造一個(gè)宇宙。” 這對于人類也是如此。事實(shí)上，我們都是恒星的產(chǎn)物。大部分生命所需要的基本元素都是在一代代恒星的誕生和死亡這個(gè)循環(huán)往復(fù)的過程中產(chǎn)生的。 在地球上，六種構(gòu)成生命的關(guān)鍵元素是：碳、氫、氮、氧、磷和硫，它們被稱為CHNOPS。人體質(zhì)量的>97%都是由這些元素構(gòu)成的。 △ 天文生物學(xué)的周期表。（圖片來源：Charles Cockell） 依舊是在美國天文學(xué)會的冬天會議中，來自史隆數(shù)位巡天（SDSS）的天文學(xué)家公布，在對銀河系超過15萬顆恒星進(jìn)行觀測后，他們首次精確地繪制了銀河系的生命元素分布圖。這些元素包括CHNOPS，以及鈉、鎂、鋁，硅、鉀、鈣、鈦、釩、錳、鐵和鎳，都已被SDSS探測到。這是第一次，天文學(xué)家在如此大的一個(gè)恒星樣本中測量了這些元素的豐度。 △ 史隆數(shù)位巡天（SDSS）是使用位于新墨西哥州阿帕契點(diǎn)（APOGEE）天文臺的2.5米口徑望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行的紅移巡天項(xiàng)目。（圖片來源：SDSS） 當(dāng)然，我們不可能只是用望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)這些恒星，收集光線就可以確定這些元素，而是利用了一個(gè)叫“光譜儀”的設(shè)備。這就像棱鏡一樣，可以把白光分解為彩色光，由此獲得這種光的光譜。每種元素都會在光譜中留下獨(dú)特的印記，對光譜的分析天文學(xué)家就可以知道恒星包含了哪些元素以及元素的豐度。而天文學(xué)家正是利用了SDSS的APOGEE的光譜儀對這些進(jìn)行觀測。 △ 氫原子光譜：電子在不同能級之間跳躍可以在光譜中產(chǎn)生發(fā)射或吸收譜線。每種元素都有自己獨(dú)特的光譜印記。 在銀河系中，有許多恒星是用肉眼無法看到的，即使你用世界上最強(qiáng)大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。因?yàn)樵阢y盤中存在著大量的氣體、塵埃和其它物質(zhì)。也就是說有許多地方是被遮掩的：它們對可見光都是不透明的。 △ 銀河系中心的中紅外、近紅外和可見光圖像。可以看出，在紅外波段比可見光波段可以看到更多的恒星。（圖片來源：ESO / ATLASGAL Consortium / NASA / GLIMPSE Consortium / VVV Survey / ESA / Planck / D. Minniti / S. Guisard / Ignacio Toledo / Martin Kornmesser.） 為了觀測到銀河系中更多的恒星，我們就需要用到光譜中的紅外波段，這也是APOGEE的優(yōu)勢。紅外光會直接穿過星際間的塵埃，因此我們才可以繪制銀河系的元素分布。 △ 研究發(fā)現(xiàn)，生命所必須的六種元素遍布在銀河系，越靠近銀河系中心元素的豐度越高。圖中不同顏色代表不同的元素，以及跟人體的關(guān)聯(lián)，比如肺中的氧到骨骼中的磷。光譜的凹陷的大小代表了元素在恒星大氣的總量。（圖片來源：Dana Berry/SkyWorks Digital Inc.; SDSS collaboration） 天文學(xué)家利用計(jì)算機(jī)來模擬星系的形成，而SDSS/APOGEE的新數(shù)據(jù)就可以用來比較模擬所做的預(yù)言是否符合觀測。他們的研究可以更好的幫助天文學(xué)家理解銀河系的結(jié)構(gòu)和演化。 與此同時(shí)，從該研究中我們也深刻理解了人類和太空之間的緊密聯(lián)系：人體所需要的原子都是由過去的恒星產(chǎn)生的。 雖然人體65%的質(zhì)量都是氧原子，但氧原子只占了不到太空中所有元素的1%. 恒星大部分都是由氫氣組成的，但在恒星的光譜中也探測到了一小部分的重元素（包括氧）。APOGEE還發(fā)現(xiàn)，在銀河系內(nèi)部擁有更多的重元素。在銀河系內(nèi)部的恒星比較老，這意味著在銀河系內(nèi)部比在外部合成了更多的生命元素。 △ 生命所需要的有機(jī)分子普遍存在于星系和宇宙中，但在特定的情況下才能產(chǎn)生生命體。（圖片來源：Jenny Mottar） 太陽離星系中心25000光年，而銀河系內(nèi)部在宇宙誕生的50億年后，其化學(xué)豐度就達(dá)到了同樣的水平。這是否暗示著生命在宇宙早期的時(shí)候就在靠近星系中心產(chǎn)生了？
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