C从哪里来？
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我们都是群星之子！
——卡尔萨根
大约在138亿年前，宇宙处于一种能量与密度极大，温度极高的状态。在大爆炸发生后，经过漫长的演化过程，便形成了今天我们见到的模样。
宇宙大爆炸只制造了三、四种化学元素（氢、氦和锂，可能还有铍），之后更“重”的化学元素都来自“恒星元素加工厂”。一代、二代恒星通过核聚变、超新星爆炸将较轻的元素合成更重的元素。（也有重元素来自双中子星合并）从这个角度出发，我们的太阳系、地球乃至地球生命的每个分子、每颗原子都来自它们的贡献，因此，“我们都是群星之子”。
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我们都是群星之子（图片来源：wiki）
一开始的地球，其实很缺碳
根据目前的“凝结模型”理论，太阳系形成于约50亿年前的一团星云。由于地球距离太阳较近，属于一颗“内行星”，所以地球上较轻的物质都被太阳风“吹散”了。最终，地球表现为一颗岩石质的“类地行星”——以铁、氧、硅、镁四大元素为主，而氢、氦这两种宇宙间最常见的轻元素却很少。好在，氧元素帮我们在海洋里锁定了很多氢，才有了蓝色的海洋。否则，生命可能根本无从诞生了。
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艺术想象图，太阳系形成之初的行星盘，地球正是诞生于此（图片来源：wiki）
碳虽然沸点很高，但它很容易形成甲烷、一氧化碳和二氧化碳等在常温常压下为气态的物质。研究发现，在温度超过500K（约230℃）后，行星就难以束缚住碳元素，含碳气体开始大幅度向太空中散逸。（这就是下图中的黑色“悬崖”！）在地球形成之初，内太阳系是一团炽热的“汤”，500K是一个很容易达到的温度。在这种情况下，地球上的碳显然有自己的想法——可以四处散逸、“升华”到太空里。
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右上角灰色粗线为碳元素的升华序列，当原初星云温度达到约500 K时，它会急剧下降一个数量级以上。这体现为更多的碳都丢失了，导致行星“碳贫乏”。
（图片来源：science advances）
这一点也被铁陨石中金属核的碳元素含量所证实。
太阳系内，铁陨石大约形成于太阳系诞生后一百万年以内，因此，可将其视为原始地球化学成分的样品。明尼苏达州大学地球与环境科学教授赫希曼（Hirschmann）在《美国国家科学院院刊》上发表了文章，指出地球形成之初的碳含量可能只有140ppm（ppm即part per million，百万分之一）。
这实在是微乎其微，要知道，地壳里的碳元素含量都有300ppm左右呢。（其他说法有200-1700ppm不等，但都很少。）
原来，我们的地球在形成之初，就患上了“碳贫乏”综合症。据此，赫希曼说：“这颠覆了以前的想法，行星在积聚过程中会损失掉很多碳。”
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明尼苏达州大学地球与环境科学教授赫希曼（Hirschmann）（图片来源：明尼苏达大学）
烟尘线是什么线
这一有趣的现象促使科学家对太阳系形成之初进行了深入研究，他们提出了一个叫做“烟尘线”的概念，在“烟尘线”内（靠近太阳），碳元素几乎没有保留，而在“烟尘线”外，碳元素可以保留相当的量。
经过计算，科学家们发现，在太阳形成之前，太阳系内主要以积聚为主，“烟尘线”相当远，地球也就根本无法保留下来多少碳元素。而当太阳“点亮”之后，太阳系内主要以辐射为主，“烟尘线”也内移到地球轨道之内，地球上可以开始积累碳元素。
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“烟尘线”示意图：红线（烟尘线）以内，富碳物质很少。在以吸积为主的盘状阶段（下半部分），它离原始太阳很远。在一百万年后，过渡到以辐射为主的时代（上半部分），烟尘线迁移到地球的当前轨道以内。（图片来源：science advances）
碳元素在地壳、地幔里大多数以碳酸盐的形态存在，地核里才是碳元素的大本营，在那里存在着很多的碳化铁（Fe3C7）。针对这一现象，密歇根大学的李洁教授一锤定音——通过地震波研究地核里的化学组分，可得知碳元素约占据着整个地球质量的0.5%（前面提到的300ppm是地壳丰度），这个数字远远超过地球诞生之初。
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