阿西莫夫：星星的成分（《太陽三部曲》之三）

【譯者之言：遙遠(yuǎn)的天體，人類難以涉足，因而無法取得這些天體的樣品，那科學(xué)家們又如何知道它們的成分呢？又是偉大的科學(xué)家牛頓，他的發(fā)現(xiàn)開啟了這項(xiàng)工作，為后來的科學(xué)家們提供了透視宇宙的神器?！?/p>

我和我親愛的妻子珍妮特，一直保持著一個(gè)老習(xí)慣，就是喜歡相互牽掛。我們幾乎天天廝守在一起，只有偶爾，其中一個(gè)會(huì)被迫獨(dú)自冒險(xiǎn)，走進(jìn)外面廣闊的世界。即使就在公寓的兩端，我們都會(huì)變得不安，所以你可以很容易想象，這種分離會(huì)是多么的痛苦。

首先，預(yù)先就會(huì)有許多“這樣要小心，那樣要小心”的焦慮，這關(guān)系到瘋狂的交通、墜落的屋檐和可疑的旁觀者，等等。然后，不管我們誰到達(dá)了要去的地方，都會(huì)立即打電話報(bào)告平安。最后，還要對(duì)返回時(shí)間進(jìn)行精確估計(jì)，我倆都清楚，擔(dān)心的機(jī)器什么時(shí)候會(huì)掛到高速擋。到目前為止，我不得不說，我們倆什么事都沒有發(fā)生過，但每一次新出行都是一次新的冒險(xiǎn)。

珍妮特特別擅長(zhǎng)這一點(diǎn)，她總是會(huì)設(shè)法在我準(zhǔn)備回家的半小時(shí)前，開始她的擔(dān)心。而我有時(shí)卻會(huì)失手，因?yàn)槲铱赡苷龄嫌谖业膶懽鳎l(fā)生這種情況時(shí)，我通常是一臉懵逼，不知道具體時(shí)間。

星期一晚上，珍妮特經(jīng)常去她的精神分析研究所開會(huì)，并且總是在9點(diǎn)到9點(diǎn)15分之間回家。

又到了某個(gè)星期一，我正忙著處理文字，碰巧看了一下手表，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)是晚上10點(diǎn)了。珍妮特還沒有回來，而我已經(jīng)忘了這件事。我突然想到，現(xiàn)在是我最喜歡的電視節(jié)目之一“Newhart”開播的時(shí)候了，于是我打開了電視。

晚上10點(diǎn)05分，珍妮特回來了，她在研究所開會(huì)，出現(xiàn)了一些長(zhǎng)時(shí)間的討論，所以回來晚了。她原本以為我會(huì)擔(dān)心得半死，并緊張地準(zhǔn)備向我道歉，但她發(fā)現(xiàn)我的眼睛盯在電視屏幕上，只是心不在焉地向她揮了揮手。

她毫不客氣地問道，“你難道不擔(dān)心嗎？”

當(dāng)然，我也是婚姻游戲中的老手了，所以我打死不承認(rèn)自己忘記了時(shí)間。我大為光火地回答說，“當(dāng)然擔(dān)心，我很擔(dān)心，非常擔(dān)心，極度擔(dān)心?！?/p>

“那你打算怎么辦呢？””她想知道。

“我本打算給學(xué)院打電話，問問你在哪里，如果你還在那里，我會(huì)去接你?！?/p>

她又繼續(xù)問，“那你打算什么時(shí)候打電話呢？”

我指著電視說，“Newhart一結(jié)束就打?！?/p>

還好，珍妮特挺幽默，她突然大笑起來，說她很高興，終于認(rèn)清了她在我心目中的位置。

好吧，在前面的兩篇短文之后，我仍然試圖將太陽納入我的寫作計(jì)劃中，所以讓我們繼續(xù)。

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正如我在前兩篇短文中所解釋的那樣，亞利士多特認(rèn)為，太陽和所有其他天體，都是由與構(gòu)成地球完全不同的材料構(gòu)成的，近兩千年來，學(xué)者們也一直跟隨著他提出的這種想法。

直到1609年，這種大家長(zhǎng)期持有的觀點(diǎn)才開始動(dòng)搖。那一年，伽利略（1564-1642年）首次將望遠(yuǎn)鏡指向天空，在觀察月亮?xí)r，他看到了環(huán)形山、山脈和看上去像海洋的世界。簡(jiǎn)而言之，月球的外表與地球非常相似。

此外，當(dāng)其他天文學(xué)家也開始使用望遠(yuǎn)鏡時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)行星都顯示出圓盤狀，而不只是光點(diǎn)，因此它們也應(yīng)該是像地球一樣的世界。它們像地球一樣繞著它們的軸旋轉(zhuǎn)。一些行星還顯示了帶有大氣和云的清晰證據(jù)，火星還帶有極冠冰帽，等等。

研究的行星越多，就越發(fā)現(xiàn)它們總會(huì)在某些方與地球相似，如果它們有地球一般的外觀，難道它們就不可能有地球的一般化學(xué)成分嗎？然而，外表相似的論點(diǎn)很有趣，但這并不是證據(jù)。

不過，其他類型的相似性又出現(xiàn)了。艾薩克·牛頓（Isaac Newton）（1642-1727年）在1687年發(fā)表了他的萬有引力理論，并明確地表示，行星與地球物體受到的引力是一樣。他甚至認(rèn)為這些引力是普遍存在的，支配著宇宙中的每個(gè)物體。如果地球物體和天體受同樣的自然法則約束，它們不就應(yīng)該由相同的物質(zhì)組成嗎？

首先，牛頓的觀點(diǎn)也有其局限性，他可以說萬有引力定律是具有普遍性的，但他只能將其應(yīng)用于構(gòu)成太陽系的物體。可以肯定的是，在牛頓時(shí)代，除了天空中那些不重要的背景恒星粉末外，太陽系被認(rèn)為組成了整個(gè)宇宙。

到了1793年，德國(guó)出生的英國(guó)天文學(xué)家威廉·赫歇爾（William Herschel）（1738-1822年）已經(jīng)證明有雙星相互環(huán)繞。這些環(huán)繞的恒星正好符合牛頓的萬有引力理論，從那時(shí)起，毫無疑問，萬有引力（以及其他自然規(guī)律）就開始被認(rèn)為是具有普遍性的了。

然而，即使宇宙中的一切事物都遵循相同的自然規(guī)律，這并不一定就能證明，宇宙中所有的物體都是由相同的基本材料構(gòu)成的。象牙臺(tái)球和塑料臺(tái)球可能遵循相同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可能具有相同的彈性、硬度，但這并不能證明象牙和塑料是相同的材料。

我們真正能夠確定太陽等天體的化學(xué)性質(zhì)的唯一方法，似乎應(yīng)該是，真正獲得每個(gè)天體的一小片材料，并進(jìn)行化學(xué)分析。所以，1835年，奧古斯特·孔特（Auguste Comte）認(rèn)為，恒星的化學(xué)成分，是那種永遠(yuǎn)無法獲得的信息科學(xué)的一個(gè)示例（正如我在上一篇短文的最后所說的），這就不足為奇了。

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但有些東西確實(shí)從恒星，尤其是從太陽抵達(dá)了我們。這個(gè)事實(shí)人類一開始就知道了, 我們的祖先進(jìn)化出了一個(gè)足夠大的大腦，使他們能夠?qū)χ車挠钪娉錆M好奇。光來自我們能看到的所有天體，但大多是來自太陽。

那么，問題是，光是否能告訴我們，有關(guān)太陽的什么東西呢？

如果光是均勻的、無定形的、不變的，無論它的源頭在哪里，它都不會(huì)給我們提供任何信息，對(duì)于了解它的源頭的性質(zhì)也是毫無用處的。

1665年，牛頓證明光不是均勻的，也不是沒有定形的。它是不同顏色的混合物，當(dāng)通過玻璃棱鏡時(shí)，可以擴(kuò)散成各種顏色：紅色、橙色、黃色、綠色、藍(lán)色、紫色，每一種顏色都逐漸隱入下一種顏色。

光通過玻璃，明顯發(fā)生了不同程度的彎曲（即“受到折射”）。其屬性上的不同，可能會(huì)帶來不同的折射率，但這還只是一種推測(cè)。直到1801年，英國(guó)物理學(xué)家，托馬斯·楊（Thomas Young）（1773-1829年），證明光是一種波的現(xiàn)象，他甚至還證明，這些波的波長(zhǎng)很短，不到百萬分之一米。那么，普通的光（比如說，來自太陽的光）就可能是一種不同波長(zhǎng)的光波的混合物。玻璃棱鏡將它們區(qū)分出來，每一種光線被折射的量取決于其波長(zhǎng)；波長(zhǎng)越短，折射率就越大。這樣，有序排列的波長(zhǎng)就構(gòu)成了光譜，從最長(zhǎng)的可見紅色光光波到最短的可見紫色光光波，不同的波長(zhǎng)組與視網(wǎng)膜中的色素發(fā)生不同的反應(yīng)，從而產(chǎn)生了大腦中顏色的概念。

關(guān)于光波的性質(zhì)還存在一些問題。已知的有兩種波。一種是像聲音中的那種波，波在移動(dòng)方向上交替壓縮和釋放（“縱波”）。也有出現(xiàn)在擾動(dòng)水面上的那種波，波與移動(dòng)方向成直角上下移動(dòng)（“橫波”）。

1814年，法國(guó)物理學(xué)家奧古斯汀·讓·菲涅爾（Augustin Jean Fresnel）（1788-1827年）證明了光波是橫波。

那么這對(duì)我們有什么幫助呢？太陽發(fā)出大量的微小橫波的混合物，帶有各種可能的波長(zhǎng)，并且我們可以把它們分開，按順序排列，但我們又如何從此處穿越到化學(xué)成分呢？我懷疑，在菲涅爾時(shí)代，是否會(huì)有人思考過這么一個(gè)跨界的問題。畢竟，它們之間似乎沒有任何聯(lián)系。

還是在1814年，德國(guó)眼鏡師約瑟夫·馮·弗勞恩霍夫（Joseph von Fraunhofer）（1787-1826年），經(jīng)常用到透鏡、棱鏡等等。他是當(dāng)時(shí)最好的眼鏡師，他必須精確地知道，所使用的玻璃的折射能力。他通過讓陽光穿過棱鏡，形成光譜，對(duì)棱鏡進(jìn)行測(cè)試。

然而，他得到的光譜并不是連續(xù)的。它被狹窄的黑暗區(qū)域打斷了。在陽光中，到處可見缺少一些波長(zhǎng)的光，留下了黑暗的區(qū)域。

關(guān)于為什么這些黑暗區(qū)域以前從來沒有被注意到，還有一個(gè)小小的疑問。有些人認(rèn)為，牛頓在使用棱鏡生成第一個(gè)光譜時(shí)，就應(yīng)該注意到了它們。1802年，英國(guó)化學(xué)家威廉·海德·沃拉斯頓（William Hyde Wollaston）（1766-1828年）也看到了一些黑暗區(qū)域，但他一點(diǎn)都沒重視這個(gè)問題，因此也沒有跟進(jìn)。

在我看來，這似乎只是一個(gè)，弗勞恩霍夫使用了質(zhì)量非常好的玻璃，和完美磨制的棱鏡的問題。在沃拉斯頓觀察到大約七個(gè)黑暗區(qū)域的地方，弗倫霍夫觀察到了近600個(gè)。此外，他還將它們繪制成圖，指出它們總是落在光譜上的同一位置，無論他使用的是直射的陽光，還是月球反射的太陽。（順便說一下，現(xiàn)代物理學(xué)家可以在太陽光譜中探測(cè)到大約一萬條暗線。）

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四十多年的時(shí)間里，大家對(duì)這些光譜線并沒有做過什么研究，但化學(xué)家們卻認(rèn)識(shí)到，地球上的光和化學(xué)成分之間存在相互關(guān)系。

早在18世紀(jì)50年代，瑞典礦物學(xué)家阿克塞爾·弗雷德里克·克朗斯泰特（Axel Fredrik Cronstedt）（1722-1765年）就開始使用吹管，吹管可在礦物上產(chǎn)生熾熱的火焰。這樣就可以從火焰中、生成的蒸汽中以及灰燼中展現(xiàn)出來的顏色，獲得關(guān)于礦物化學(xué)成分的信息。

隨著時(shí)間的推移，人們發(fā)現(xiàn)，被加熱的物質(zhì)的蒸汽可產(chǎn)生有特征的光。熾熱的鈉蒸汽往往產(chǎn)生黃色光；鉀蒸汽產(chǎn)生紫色光；鋇蒸汽產(chǎn)生綠色光，而鍶蒸汽產(chǎn)生紅色光；等等。這樣的效應(yīng)，實(shí)際還被用來在煙花中產(chǎn)生壯觀的色彩。

德國(guó)化學(xué)家羅伯特·威廉·邦森（Robert Wilhelm Bunsen）（1811-1899年），是對(duì)研究這些顏色感興趣的人之一。他仔細(xì)研究了加熱的礦物，但是，他用于加熱的火焰通常會(huì)有自己的顏色，往往會(huì)將想要的結(jié)果給遮掩掉了。

因此，邦森利用了一種他在1857年改進(jìn)的燃燒器，將空氣輸入天然氣，進(jìn)行完全燃燒，產(chǎn)生溫度很高，顏色很少的火焰。這就是“邦森燃燒器”，半個(gè)世紀(jì)前，當(dāng)我學(xué)習(xí)化學(xué)時(shí)，這種燃燒器仍然是實(shí)驗(yàn)室必備的設(shè)備。

使用邦森燃燒器，意味著加熱礦物產(chǎn)生的顏色更清晰，更不容易混淆，可以更有效地將一種材料與另一種材料區(qū)分開來。當(dāng)時(shí)，德國(guó)物理學(xué)家古斯塔夫·羅伯特·基爾霍夫（Gustav Robert Kirchhoff）（1824-1887年）經(jīng)常與邦森合作，他產(chǎn)生了一個(gè)非常關(guān)鍵的想法。為什么只用眼睛去研究顏色？為什么不讓帶顏色的光通過棱鏡呢？

就這樣，邦森和基爾霍夫兩人開發(fā)了第一臺(tái)“分光鏡”，讓光線先通過一條窄縫，然后再穿過棱鏡。每種不同波長(zhǎng)的光按其特征量被棱鏡折射，作為一種特定顏色的狹縫的圖像，落在特定位置的屏幕上。如果所有波長(zhǎng)的光都存在，它們就會(huì)像士兵列隊(duì)一樣排列，形成一條連續(xù)的光譜。致密的材料，被加熱到白熾的溫度，就會(huì)產(chǎn)生這種連續(xù)的光譜。

不過，蒸氣只產(chǎn)生一定波長(zhǎng)的光。一種在加熱后釋放鈉蒸汽的礦物，主要會(huì)產(chǎn)生位于光譜的黃色區(qū)域的，波長(zhǎng)緊挨著的光。

到了1859年，基爾霍夫在研究了許多礦物之后，他宣布，每種不同類型的原子在加熱成熾熱的蒸汽時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生自己的譜線圖案。通過它們的光譜“指紋”，就可以識(shí)別出不同的元素。

當(dāng)然，最終不可避免的結(jié)果是，有一些礦物被加熱時(shí)，會(huì)在沒有任何已知元素的譜線點(diǎn)位處出現(xiàn)一條譜線。其結(jié)論就是，檢測(cè)到了一種迄今為止未知的元素。

1860年5月10日，基爾霍夫宣布，某種礦物在光譜的藍(lán)色區(qū)域產(chǎn)生了一條譜線，而此處并沒有任何已知元素產(chǎn)生的譜線。因此，礦物中存在一種新元素，他稱之為銫（cesium（源自意為“天藍(lán)色”的拉丁語））。一旦化學(xué)家知道了銫的存在，他們就用通常的化學(xué)程序來處理這種礦物，并生產(chǎn)出了該元素。

一年之內(nèi)，基爾霍夫發(fā)現(xiàn)了一條標(biāo)志著銣（rubidium（源自意為“紅色”的拉丁語））元素的紅線。同樣，其他化學(xué)家還發(fā)現(xiàn)了銦（indium（希臘語“indigo”，意思是靛藍(lán)色））和鉈（thallium（源自意為“葉綠色”的希臘語））。

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但這和天體又有什么關(guān)系呢？

在1859年，基爾霍夫不禁注意到，由加熱的鈉蒸汽產(chǎn)生的兩條緊挨著的黃線，似乎都落在光譜中的同一位置，就像近半個(gè)世紀(jì)前，弗勞恩霍夫首次記錄的兩條太陽光譜的暗線一樣。弗勞恩霍夫把這兩條暗線標(biāo)記為“D”，而在基爾霍夫看來，太陽光譜的D線一定與發(fā)光的鈉黃線之間有著某種聯(lián)系。

也許這只是一種表面的聯(lián)系，也許暗線和黃線碰巧在同一個(gè)地方?；鶢柣舴蛳氤隽艘环N測(cè)試物質(zhì)的方法。他讓陽光通過熾熱的鈉蒸汽，然后通過分光鏡的縫隙。鈉蒸汽會(huì)提供黃色光，可能會(huì)填補(bǔ)太陽光中缺少的那些波長(zhǎng)，其結(jié)果應(yīng)該是，太陽光譜加上鈉光會(huì)擦去那些D線，留下光滑、無污點(diǎn)的光譜。

但這一切并沒有發(fā)生！讓基爾霍夫驚訝的是，D線還在那里，事實(shí)上，它們比沒有發(fā)光的鈉時(shí)，顏色還要深。

他進(jìn)一步進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：加熱的元素會(huì)釋放出一定波長(zhǎng)的其自身特性的光。然而，如果來自可形成連續(xù)光譜的光源的光，通過比自己更冷的蒸汽，該蒸汽則會(huì)吸收在它足夠熱時(shí)會(huì)發(fā)出的，一樣波長(zhǎng)的光。

因此，鈉在被加熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生一條典型的黃色雙線光。當(dāng)來自某個(gè)比其自身更熱的光源的光，通過鈉蒸汽時(shí)，鈉蒸汽會(huì)吸收那些相同波長(zhǎng)的光，使得這些波長(zhǎng)消失，并產(chǎn)生一條雙暗線。當(dāng)基爾霍夫讓太陽光通過鈉蒸汽時(shí)，蒸汽不提供黃光，而是將其吸收，使暗線變得更暗。較熱時(shí)發(fā)射，較冷時(shí)吸收，這一效應(yīng)被稱為“基爾霍夫定律”。

現(xiàn)在我們就可以理解，為什么太陽光譜中有暗線了。光是由太陽燃燒表面的加熱層形成的，由于致密結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，它產(chǎn)生連續(xù)的光譜。連續(xù)光譜的太陽光，穿過太陽大氣的蒸汽，而蒸汽位于太陽產(chǎn)生光的表面的上方。雖然按照地球的標(biāo)準(zhǔn)來說，太陽的大氣非常熾熱，但它還是比表面要冷得多，它會(huì)吸收一些波長(zhǎng)的光。所以當(dāng)太陽光到達(dá)我們地球和我們的儀器時(shí)，就會(huì)有成千上萬條的暗線穿過，顯示出其缺失的波長(zhǎng)。

依據(jù)太陽光譜中的D暗線，我們就可以推斷出太陽大氣中包含有鈉原子；此外，鈉原子在太陽上的特性與它們?cè)诘厍蛏系奶匦酝耆嗤?/p>

這樣，在孔特去世后僅兩年，基爾霍夫就反駁了孔特那個(gè)關(guān)于不可能的斷言。但并不是每個(gè)人都對(duì)此印象深刻?；鶢柣舴蛴幸晃汇y行家，在得知基爾霍夫發(fā)明了探測(cè)太陽中元素的方法后，他說（非常愚蠢地——不過，他只是個(gè)銀行家），“如果太陽上的金子不能落到地上，它又有什么用呢？”

后來，當(dāng)基爾霍夫因在光譜學(xué)方面的成績(jī)，被英國(guó)授予勛章和金幣獎(jiǎng)勵(lì)時(shí)，他把錢存在了他的銀行家那里，他說：“這就是來自太陽的金子?！?/p>

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其他的科學(xué)家，也開始通過這種非常強(qiáng)大的新技術(shù)，來研究太陽和其它天體。瑞典物理學(xué)安德斯·喬納斯·安斯特朗（Anders Jonas Angstrom）（1814-1874年）非常詳細(xì)地研究了太陽光譜，并在1862年宣布，太陽系中存在具有氫特性的譜線。這很重要，因?yàn)樽罱K證明，氫是太陽的主要組成成分，也是宇宙的主要組成成分。

安斯特朗接著還發(fā)現(xiàn)了其他元素的特征譜線，1868年，他發(fā)表了一張光譜圖，仔細(xì)定位了大約1000條譜線的波長(zhǎng)。

此外，他在測(cè)量這些譜線的波長(zhǎng)時(shí)，采用了相當(dāng)于百萬分之一米的單位。這種單位在1905年被正式命名為“埃（Angstrom）”。直到今天，它有時(shí)仍然被用作波長(zhǎng)的單位，但它現(xiàn)在已不是科學(xué)界國(guó)際單位制的一部分了。光的波長(zhǎng)應(yīng)該采用納米進(jìn)行測(cè)量，而1納米等于10埃。

太陽并不是唯一一個(gè)被研究過的，能發(fā)光的天體。安斯特朗本人在1867年還研究了北極光的光譜。

更重要的是，英國(guó)天文學(xué)家威廉·哈金斯（William Huggins）（1824-1910年）所開展的工作。他研究了星云、恒星、行星、彗星的光譜——讓任何發(fā)光天體的光線通過望遠(yuǎn)鏡，然后再通過棱鏡，以生成可見的光譜。

1863年，他從對(duì)各種恒星的譜線的研究中宣布，地球上存在的元素，不僅同樣存在于太陽上，而且也存在于他研究的所有恒星中。從那時(shí)起，科學(xué)家們已確信，地球上那些擁有一個(gè)或多個(gè)穩(wěn)定同位素的81種元素，也就是宇宙各處那些擁有一個(gè)或多個(gè)穩(wěn)定同位素的81種元素。

有些時(shí)候，可以肯定的是，通過對(duì)來自天體的光進(jìn)行光譜分析，似乎表明會(huì)存在一種新的元素，而且是一種地球上并不存的元素。

最著名的例子是，1868年，法國(guó)天文學(xué)家皮埃爾·朱爾斯·塞薩爾·詹森（Pierre Jules Cesar Janssen）（1824-1907年）正在印度研究日全食時(shí)的日冕。他探測(cè)到了他無法識(shí)別的譜線，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給了英國(guó)天文學(xué)家約瑟夫·諾曼·洛克耶（Joseph Norman Lockyer）（1836-1920年），這是光譜學(xué)方面的一位專家。洛克耶同意詹森的說法，即這些線條代表了一個(gè)未知的元素，他將其命名為“helium（氦）”，源自希臘語中的“太陽”。

其后27年，氦似乎就是我們所說的“亞里斯多德式的元素”，它只存在于天體中，但不存在于地球上。直到1895年，英國(guó)化學(xué)家維利亞姆·拉姆齊（Wiliam Ramsay）（1852-1916年）聽說在美國(guó)從鈾礦物中獲得了一種氣體，并且已被確定為氮?dú)?，因?yàn)樗鼰o氣味、無色，呈現(xiàn)出化學(xué)惰性（即不愿意參與化學(xué)反應(yīng)）。所有這些都是氮?dú)獾奶卣鳌?/p>

不過，拉姆齊剛剛參與了氬氣的發(fā)現(xiàn)，氬氣是一種像氮?dú)庖粯拥臍怏w，無色、無氣味、呈現(xiàn)化學(xué)惰性，但它不是氮?dú)?。（氬比氮惰性更?qiáng)，因?yàn)榈谀承┣闆r下會(huì)與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，但氬從來就不會(huì)。）區(qū)分氬氣和氮?dú)庾詈?jiǎn)單的方法是，給氣體加強(qiáng)熱并研究其譜線。這兩種元素在很多方面看起來非常相似，但它們的光譜指紋完全不同。

在拉姆齊看來，從鈾礦中所獲得的，所謂的氮?dú)饪赡苁菤鍤?。拉姆齊獲得了一些樣本，并研究了它產(chǎn)生的譜線。

沒錯(cuò)！它絕對(duì)不是氮?dú)狻?/p>

但它也不是氬氣。事實(shí)上，當(dāng)時(shí)拉姆齊一定整個(gè)都驚呆了，譜線正是在1868年日食中觀測(cè)到的譜線。它是氦氣，地球上的氦氣！

自1868年以來，還探測(cè)到到了其它的譜線，它們與地球上任何東西都不匹配?？茖W(xué)家們假設(shè)了其他未知的元素，還為它們命名，如：“coronium”、“geocoronium”、“nebulium”等等。這些都是謊報(bào)。它們根本不代表什么新的元素，完全是普通元素（如：鐵）的原子，只是在太陽極端的條件下，產(chǎn)生了在地球上從未產(chǎn)生過的譜線。

如果你感到好奇，我們可以總結(jié)一下我們現(xiàn)在對(duì)太陽成分的了解。太陽幾乎全部由兩種元素組成：氫和氦，而這兩種元素的原子結(jié)構(gòu)恰好最簡(jiǎn)單。在質(zhì)量方面，太陽大約有四分之三是氫，四分之一是氦。

我們?cè)诘厍蛏现赖乃衅渌匾泊嬖谟谔栔?，但?shù)量很少。除了氫和氦以外的元素可能只占太陽質(zhì)量的1.6%。在這些少量元素中，50%的質(zhì)量是氧，30%是碳。而所有其他元素則只占這1.6%中的20%（即，占太陽質(zhì)量的0.3%）。

這樣看起來，好像太陽和地球在組成上有根本的不同。太陽的98%以上由氫和氦組成，而地球的98%以上，根據(jù)大多數(shù)人的估計(jì)，由六種元素組成——鐵、氧、硅、鎂、鎳和硫。這與太陽沒有重疊。

然而，兩者并沒有根本的區(qū)別。整個(gè)太陽系是由一團(tuán)塵埃和氣體云形成的，其組成成分與太陽非常相似。質(zhì)量很大的天體，比如：太陽，帶有引力場(chǎng)，可以抓住任何東西。因此，除了在46億年的核聚變過程中，將部分氫轉(zhuǎn)化為氦之外，太陽基本上擁有原始?xì)怏w云的成分。

如果一個(gè)天體質(zhì)量適中，但溫度較低（在低溫下更容易留住輕原子），那么，它的組成同樣也是原始?xì)怏w云的成分。木星、土星、天王星和海王星就可能幾乎全部是氫和氦。

然而，如果一個(gè)天體很小，它就缺乏抓住氫和氦所需的引力，所以它會(huì)由氣體云中的少量元素組成。因此，帶外行星的衛(wèi)星就可能含有豐富的結(jié)冰物質(zhì)（包括碳、氧和其它物質(zhì)，以及一些與氧結(jié)合，形成冰凍水的氫）。

溫度較高的小天體，往往會(huì)失去所有的揮發(fā)性物質(zhì)，它們主要由硅酸鹽（巖石物質(zhì)）和金屬組成。內(nèi)太陽系的天體：火星、地球、月球、金星和水星都是如此。幸運(yùn)的是，我們的地球足夠大，還可以保留大量的水。

（作者：艾薩克.阿西莫夫（Isaac Asimov），譯者：勁松）