伦敦国王学院的研究团队提出，人类生存可能依赖于引力波。碘和溴等关键元素可能来源于因引力波存在的天体物理事件，这些元素对人类生命至关重要。

伦敦国王学院 John R. Ellis 领导的研究团队提出，人类的存在或许依赖于引力波。他们认为，构成我们生物体的某些关键元素可能源自天体物理事件，而这些事件的发生正是由于引力波的存在。

具体来说，地球上的碘和溴元素的形成得益于一种特殊的核过程，该过程发生于中子星碰撞时。而中子星双星体由于发射引力波损失能量，最终会螺旋式内聚并碰撞。因此，引力波的存在可能直接导致哺乳动物的出现。

人体主要成分为氢、碳和氧，此外还有许多痕量元素。(人体必需的元素有20种) 原子序小于35的元素产生于超新星爆发中，即恒星耗尽核燃料塌缩向内的过程。塌缩会产生爆炸，将这些元素的原子喷散到整个宇宙。

然而，碘和溴这两种元素的来源则不同。碘是甲状腺分泌关键激素所必需的，溴则用于组织发育和结构形成的胶原蛋白支架。

钍和铀间接地影响了人类生命，它们在地球内部的放射性衰变为地幔加热，并驱动板块运动。板块运动使碳元素从地壳移除并埋藏，同时，水与二氧化碳和硅酸盐反应，将碳元素从大气中去除，避免了像金星那样失控的温室效应。

地球上大约一半的重元素原子(比铁重的元素)由“r 过程”产生，即快速中子捕获过程。r 过程发生在重原子核捕获一系列游离中子之前，原子核没有机会衰变(通常是 β 衰变)。

在足够高的游离中子密度(计算约为每立方厘米 1024 个)和极高温度(约 10 亿开尔文)下，中子会被吸收，并合成更重的元素同位素。

Ellis 及其同事计算得出，r 过程为地球上 127I(一种人体必需的同位素)的丰度提供了 96%，以及地球壳体中大部分的溴和钆元素，以及地球所有钍和铀的一部分钼和镉。

r 过程发生在哪里？一种可能是核心塌缩超新星反弹时喷出的物质，即恒星在其热核寿命接近尾声时发生爆炸。然而，此过程的详细物理机制仍存在长期争议。

另一种 r 过程发生现象是两个中子星的合并，称为千新星 (kilonova)。此类合并是由引力波直接引起的。

当这对中子星系统在数亿年间相互螺旋靠近时，它们在接近末期会以引力波的形式辐射出大量能量。事实上，2017 年美国 LIGO 和 Virgo 引力波天文台探测到的引力波事件 GW170817 正是此类事件。释放的能量巨大，可以在最后几毫秒内达到数以百万亿计的兆瓦。

千新星爆发是 r 过程的重要场所，因为中子星几乎完全由中子组成。除了引力波天文台之外，其他探测器也探测到了 GW170817 的电磁波谱信号，并发现了合并产生的抛射物质的光谱证据。

论文总结道，人类必需的碘元素“可能由引力波辐射驱动的中子星碰撞产生的 r 过程合成”，其他必需的重元素也可能如此。研究小组建议在月球风化层中寻找不受人为污染的 129I 同位素。

“中子星碰撞发生是因为双星系统通过发射引力波损失能量，” Ellis 说，“因此，这些基础物理现象可能孕育了人类生命。”

本文译自 phys.org，由 BALI 编辑发布。

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