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為什麼第26號鐵元素會引爆超新星？地球上那麼多鐵會很危險嗎？
恆星和行星中鐵元素的形成機制有差別，鐵是恆星生命向終點進發的臨界點，而對於行星來說是物質循環的重要組成部分，對於生命的形成和發展也具有重要作用。因此，鐵能觸發超新星產生爆炸，但不會對行星運行產生任何影響。
不同質量的恆星最終的核聚變產物會有差異
恆星內部之所以能夠進行核聚變，來源於恆星形成初期，周圍大量氣體物質和星際塵埃不斷聚合的結果，隨著吸積物質的逐漸增多，內核引力逐漸增大，引發重力坍縮，加劇物質碰撞，溫度持續上升，壓力不斷加大。當達到1000萬攝氏度左右時，就會激發最輕元素氫原子的核聚變反應，四個氫原子通過鏈式反應形成一個氦原子，並且釋放光子和能量。
而維持恆星能夠穩定運行的關鍵，則是由內部的核聚變產生向外的輻射壓，與恆星外殼向內重力的平衡性所決定。當恆星內部溫度太高、壓力太大，則向外的輻射壓就會超過重力影響，引發物質大量噴發，恆星就會有幾率發生爆炸。當內部參與核聚變的物質數量減少時，溫度降低，核聚變程度減弱，向外的輻射壓減小，向內的重力作用就會佔據主導地位，引起外殼物質的向內坍塌。
在坍塌的過程中，由於外殼擁有一定量的可以參與核聚變的物質，這些物質的加入可以重新提升核聚變程度，或者激發新形成物質進行新一輪的核聚變反應，生成新的聚變產物，從而推動內核壓力重新上升、溫度重新升高，向外的輻射壓提升，使恆星得以保持原來的形狀和大小。
從最輕的氫元素開始，能夠激發後來新產生元素再進行核聚變，所需要的溫度是不斷提升的。對於質量較小的恆星，由於參與核聚變的總物質量較少，即使發生坍縮，也不足以支撐新形成元素的核聚變，那麼恆星的演化歷程就結束了，比如太陽是一顆質量處於中等左右的恆星，其核聚變只能達到碳或者氧的級別，後期新元素的形成所需要的高溫環境，太陽達不到這個要求，因此最多在聚變到氧的地步之後，恆星內部的核反應就逐漸中止，形成白矮星慢慢冷卻。
而對於質量較大的恆星，由於參與核聚變的物質來源比較豐富，內核的溫度會達到很高，可以支撐後續的核反應接著進行，因此根據相應的質量級別，可以在恆星表面逐漸形成除氫、氦、碳、氧之外的圈層結構，比如氖、鈉、鎂、硅、磷、硫等等，一直可以進行到鐵元素。
當進行到鐵元素之後，由於鐵的比結合能在所有元素中是最高的，要觸發其核聚變反應，其輸入的能量要比輸出的能量還要高，因此恆星到達這一步之後，其內核就不能再產生更高的溫度，也就標誌著大質量恆星邁入了晚年的行列。
鐵元素為何能激發超新星爆炸
大質量的恆星最後在聚變形成大量的鐵元素之後，會形成一種元素分層分佈的洋蔥結構，中心為鐵核，向外依次為硅層、鎂層、氧層、碳層、氦層、氫層。
當聚變形成的鐵核質量超過錢德拉塞卡極限（1.44倍太陽質量）時，就會引發鐵核的坍縮，重力勢能被釋放，部分鐵原子重新被離解為氦原子，外層電子在巨大壓力下被壓進氦核，開啟恆星中子化的進程，同時釋放大量中微子。
而在此過程發生之後，繼續進行恆星的演化，即由坍縮引發的爆炸。當坍縮的外層物質在向內核移動的過程中，遇到處在向中子化方向發展的內核時，就會產生超能量的激發波，激發波向外層進行反彈，將恆星外層的物質瞬間剝離，從而出現光度迅速上升、恆星物質大量散發的爆炸現象，也就是我們常說的超新星爆炸。
當然，恆星產生爆炸的原因，也不全是由於鐵核的坍縮，還有一種情況是失控的熱核反應，在核聚變產生過程中（還沒有進行到鐵），由於引力值大於向外的輻射壓，星體發生坍縮時，沒有被完全釋放的引力能有一部分轉化為熱能，使得星體溫度迅速升高，達到碳、氧等元素的核聚變溫度，產生失控的熱核反應，繼而高溫帶來極大的熱壓力，使簡併壓失去作用，從而在很短的時間內，失控的核聚變釋放的高能超過了引力能，推動恆星體積急劇膨脹，最終以星雲的形式遺漏在宇宙空間中。兩顆處於演化末期的恆星如果碰撞，同樣也會在聚合過程中重新激發這種失控的熱核反應，最終如果超過錢德拉塞卡極限後引發爆炸現象。
地球上的鐵是怎麼來的？
在地球的圈層中，鐵元素的含量是不一樣的。在最上層的地殼中，鐵元素的丰度排位第四，僅次於氧、硅、鋁；地幔中的主要元素為氧、硅、鐵、鎂等，其中鐵、鎂的含量較地殼有明顯的提升；而到達地核之後，主要成分變為了鐵和鎳，總質量達到了地球的三分之一。
由於地球不是恆星，內部的鐵不可能是核聚變的最終產物。經過科學家們的研究表明，地球內核中的鐵是在地球剛誕生之時就已經存在了，剛當時聚合形成太陽系中各類星體的物質，來源於上一代巨大質量恆星的超新星爆發，將核聚變的眾多產物全部拋灑到這片區域，形成了星際物質濃度相對較高的星雲空間。當時在太陽周圍，這些物質在相互碰撞之下聚合形成行星雛形。
其中地球的前身就屬於這些行星的雛形之一，再通過吸聚更多的星際物質逐漸形成了一個高溫炙熱的巖質行星，而鐵元素由於原子量較大，在引力的作用下不斷向地核沉積移動，最終演變成現在以鐵元素為主的行星內核。
總結一下
鐵元素由於比結合能最高，如果發生核聚變，所需要的能量要比釋放的能量多，即使是大質量的恆星，也提供不了鐵核聚變所需要的巨大能量，因此恆星的演化只能到鐵元素為止，這時恆星由於失去了向外的輻射壓，就會發生劇烈的坍縮現象，外層物質與中子化傾向的內核發生激烈碰撞，產生強烈的激發波，將恆星外層物質猛烈地噴出，引發超新量爆炸。而地球的組成物質是來源於上一任恆星爆發噴出物質的聚合，內部環境與恆星完全不同，其溫度和壓力難以支撐重核原子的核聚變，依靠內部緻密岩層或者液體的支撐來抵抗向內的重力，因此無論是內部物質運動還是元素形狀都非常穩定，不會發生繼續坍縮或者爆炸的危險。
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為什麼第26號鐵元素會引爆超新星？地球上那麼多鐵會很危險嗎？
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，青銅這種易於冶煉和加工的金屬為人類社會發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，此後技術的提升使得冶鐵技術的提高，鐵器開始替代青銅製造的農具和兵器，青銅開始退居酒器與祭器！
鐵器時代的崛起是人類社會發展的幸事，現代幾乎所有的工具中都是鐵或者鐵的合金，無論是大規模生產用的農具還是製造行業的工具以及設備，都少不了鐵元素的存在，甚至我們可以這樣定義鐵，如果沒有發現鐵元素，那麼也不會有現代社會，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恆星最毒的毒藥，因為恆星中一旦演化的鐵元素，等待它的只能在超新星爆發中終結一生！
為什麼恆星發展到鐵就會死？
恆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，另一種是恆星內部產生的輻射壓，所以恆星的呈現在宇宙中形態，就是一個高溫的等離子球體，它會因為自轉而略扁，但密度並不會比水高很多，比如太陽的平均密度只有水的1.4倍！
靜力平衡
一個大於直徑500千米的天體，會在靜力平衡的狀態下趨向於球體，比如地球，儘管有山脈和海洋，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。而處於等離子體的恆星明顯要規則得多，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！
穀神星直徑950千米，這個球形還不太平準
輻射壓是怎麼來的？
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緻密的天體，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恆星內核會以輻射方式向表面傳遞，再透過對流到達表面，繼而向宇宙空間以光輻射方式散發。
恆星輻射與對流模型
這個向表面傳遞的輻射會產生壓力，對抗因引力中心坍縮的殼層，因此一顆處在主序星狀態的恆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，比如恆星質量太大，內核溫度過高，那麼輻射壓過大的情況下，強烈的恆星風會讓恆星丟失大量的物質，而阻止恆星進一步成長，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是兩顆恆星合併合成的
超新星爆發
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恆星的氫元素，所以它們壽命很長，從黃矮星開始的恆星都有一個輻射層，因此當恆星燒完內核的氫元素時，外殼大量的氫元素並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，內核的氫元素燃燒後的氦元素堆積，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，那麼這些氦元素在沒有堆積的情況下就會繼續燃燒，一直燒，一直燒，從氦元素燒到鐵元素！
鐵元素會繼續燒嗎？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！所以此時的恆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，恆星的超新星爆發就產生了！
當然鐵核坍縮只是超新星爆發的其中一個類型，也有不經歷鐵核超新星，比如Ia型號超新星爆發，或者超大質量恆星的超新星爆發，不過鐵核坍縮超新星爆發應該是最多的。超新星爆發過程付出複雜，即使到現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，但並不表示它不存在，宇宙中時時刻刻都有發生，而銀河系中大約每100年就會發生一次。
室女座NGC 4526 SN1994D超新星爆發
超新星產生的能量極大，它能照亮整個星系，發出的能量大約是比太陽一生中釋放的總能量還要多，據天文學家計算，一顆在100光年內爆發的超新星，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，而且它最近並不打算爆發！另一顆最近可能爆發的參宿四遠在640光年外！
鐵是恆星的毒藥，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，但我們今天要說的並不是鐵對生命的作用，而是它導致的超新星爆發，因為超新星爆發是恆星生命的結束，卻是行星很可能誕生的生命的引子！
超新星爆發儘管將可能毀滅很多生命，但它也可能在未來創造生命，因為鐵元素促成的超新星爆發，將恆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統拋向宇宙，這些物質將在未來千百萬年後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麼來的，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，從而整顆恆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的潛質，所以各位很安全哦！
星辰大海路上的種花家
在大質量恆星演化到生命的末期，當低原子序數的元素燃燒完時就會發生超新星爆發。那麼地球上有那麼多的鐵，地球會不會很危險？其實大可不必擔心，地球上的鐵是不會引起超新星爆發的，至於為什麼？我們得先從恆星演化說起。
前奏——一個太陽質量恆星的誕生
當原始氣體雲在引力作用下發生坍縮，在收縮過程中核心溫度開始上升，當氣體雲坍縮到一定程度，核心溫度達到10000K左右，氫氦等原子開始電離，當氣體雲進一步坍縮，核心溫度進一步升高，達到約10000000K（1000萬開爾文），核心電離出的氫核會發生核聚變反應結合成氦核並釋放出大量輻射能量。
輻射出的能量產生高溫熱膨脹，阻止了氣體雲繼續坍縮，核心溫度和壓力會達到一定不斷平衡，核心的氫開始穩定地燃燒，中心輻射開始往外傳播，使外層氣體溫度上升，當外層達到熱平衡狀態，開始以熱輻射形式向外輻射，一顆發光發熱的恆星正式誕生。
主序星階段——恆星核聚變
對於一個太陽質量的恆星，當恆星燃燒完氫，由於引力坍縮產生的壓力和溫度未能直接點燃核心的氦，氦核會在核心堆積並在極大的壓力下進入電子簡併態，核心急劇收縮溫度也急劇上升，在電子簡併態的巨大壓力和溫度下部分氦終於被點燃，核心由於處於電子簡併態，無法產生熱膨脹，導致核心溫度失控地升高使更多的氦劇烈燃燒，這就產生了氦閃，每錯，那就是科幻電影《流浪地球》裡地球要逃離太陽的原因。由於氦閃過於劇烈，會導致大量完成氣體被從太陽表面拋出，同樣會進入紅巨星階段，而在高溫下，恆星核心終於脫離電子簡併態並繼續燃燒，直到氦全部燒完，恆星會再次進入以碳和氧為主的電子簡併態，這個狀態稱為白矮星。我們熟悉的天狼星的伴星——天狼星B就是一顆白矮星。
對於一顆太陽質量的恆星，它是無法燃燒到核心產生鐵的階段的，但對於一顆大質量恆星，比如超過25倍太陽質量的恆星，由於引力坍縮產生的巨大壓力，核心氦不會發生氦閃，而是在氫燃燒結束後，在核心收縮過程中就產生足夠的溫度點燃核心的氦。在燃燒完氦後也會直接過渡到碳、氖、氧、硅等元素的核聚變……
大質量恆星末期——超新星爆發
對於一顆質量大於10倍太陽質量演化到末期的恆星，其中心的鐵核開始堆積，核心會原來越重，導致更激烈的燃燒，但當低序數的原子核核聚變結束，無法抵禦坍縮，而核心鐵核由於核聚變所需的溫度超過了其核聚變後所能釋放的溫度，因此無法通過核聚變釋放能量來抵禦坍縮，恆星最終會向內坍縮，外層氣體會以近乎自由落體向內跌落，最終撞在處於電子簡併態的鐵核上並被反彈出去，這類似於彈性碰撞，這些外層物質跌落有多快被彈飛就有躲開，最終恆星一一次超新星爆發炸開。
當剩餘質量足夠大，核心簡併態鐵核會坍縮到中子簡併態甚至黑洞。
結語——讓人放心的答案
你會發現恆星之所以最終發生超新星爆發，並不是因為鐵爆炸了，而是由於鐵不能爆炸，不能通過核聚變釋放能量抵禦坍縮，所以地球上的鐵很安全，大家放心吧(^_^)。
