Question

未来的某一天，宇宙中的氢被消耗太多，还会有新的恒星出现吗？

Answer 1

太阳每时每刻都在释放着大量的热量，在太阳的内部，每一秒都有400万吨的质量转化为能量，以光线和热量的方式被释放了出来。

宇宙中恒星内部都在进行着聚变反应促使氢聚变为氦，随着时间的推移，宇宙中的氢元素可能会越来越少，当氢元素的消耗到一定程度后，还会有新的恒星出现吗？

首先，我们要先搞懂宇宙中物质的比例，人类肉眼可见的普通物质可以被称为“普通物质”，它们只占宇宙总质量的5%，有90%以上的物质和能量是人类肉眼观察不到的，并且因为这些不可见物质不会和电磁力产生作用，所以现代 科技 无法证明观察到它们，只能用其他的证据间接证明暗物质的存在。

人类可以观察到的所有天体结构，包括黑洞这样暂时无法观察的天体，加在一起其实只是宇宙总质量的5%。

宇宙中所有的物质都是由基本粒子组成，从化学元素的角度来看，宇宙中的各种化学元素比例并不均匀，宇宙中的化学元素丰度和地球上不同，宇宙中最多的化学元素是“氢”，也就是恒星的主要组成部分。

把宇宙中全部的化学元素加在一起，那么有90％的元素是氢，9.7%的元素是氦，其他元素瓜分了剩余的0.3%，宇宙中氢原子的数量是其他所有原子加在一起的一百倍，因此宇宙中的氢原子含量是远超人类想象的。

其实从太阳中的质量比例也可以看出来，太阳本身占据了太阳系总质量的99.86%，而太阳内部的主要元素同样是“氢”，除了氢和氦以外，太阳中的重元素来自于一个已经死亡的恒星。

宇宙中存在的氢元素含量很充足，但是宇宙中的恒星数量也十分的多，在银河系中就至少存在1200亿颗恒星，这些恒星都在不断的消耗内部的氢元素，宇宙中的氢元素不会被消耗完吗？

恒星内部的聚变反应

在宇宙大爆炸之后，随着温度的降低，宇宙开始慢慢的冷却下来，一开始宇宙中几乎全部都是氢元素，大片大片的氢元素在引力的影响下慢慢聚集，形成了最原始的星云，最初的恒星也随之出现。

在引力的作用下，氢原子聚集在一起，密度越来越高，最终核心区域在高温高压的环境下，开始进行“热核反应”，也就是我们常说的“核聚变”，多个氢原子聚变为一个氦原子，在这个过程中释放出大量的能量。

在恒星演化到某个阶段后，氦元素也开始发生聚变，产生“碳”和“氧”两种元素，这些元素在一定的温度下也会聚变形成新的元素，直到聚变形成铁元素，恒星内部的聚变反应就无法继续了，但是超新星爆发可以制造出更重的元素。

当然，铁元素仍然可以聚变产生新的元素，但是条件十分苛刻，在恒星中无法形成，也就是说其实宇宙中的一切元素都是由氢元素聚变而来，目前宇宙的年龄是137亿年，在这么漫长的时间中，氢元素仍然可以保持90%以上的丰度，就足以证明恒星对于氢元素的消耗是微乎其微的。

虽然恒星对于宇宙中氢元素的消耗很少，但是日积月累下，未来的某一天，宇宙中的氢确实可能会不断减少，但是并不可能全部消失，肯定会有一些“边角料”残留下来，就像是太阳系内的“小行星带”一样，宇宙中仍然存在很多氢元素，但是因为含量较少，并且分布的比较稀薄，无法再形成新的恒星了。

但是，氢元素不是凭空消失，而是转化为了氦元素，在宇宙中的氢元素被消耗到无法形成新的恒星时，宇宙丰度最多的元素就变成了氦元素，同时宇宙中的其他元素会更加充足，而氦元素可能会演变成新的“恒星”，只不过比起现在宇宙中的大多数恒星来说，质量和密度都会更高，因为氦元素更重，发生核聚变反应需要更高的温度和密度。

幸运的是，目前宇宙中的氢元素含量还很充足，人类正处于这个宇宙中最适合生命存在的阶段，至少在数百亿年甚至是上千亿年内，宇宙中的都会不断的有新的恒星诞生，至于宇宙未来的演化，需要人类长时间的 探索 和计算才能得到结果。

恒星对于氢元素的消耗，其实也没有我们想象中的多，以太阳为例，当太阳走到生命尽头后，并不是全部的氢元素都被消耗光了，而是太阳内部核心的氢元素被大量消耗，导致引力失衡膨胀为红巨星后，太阳表层的大量氢元素会离开太阳，形成一团星云。

而宇宙中的大质量恒星，会在寿命达到尽头时，发生一场“超新星爆发”，大量的氢元素被喷发出来，在一个区域形成星云，可能会诞生出新的恒星，虽然对于人类来说，恒星消耗的氢元素很多，但是对于宇宙的氢元素总数来说，只是很小一部分。

更加有趣的是，地球上之所以有生物诞生，并且有多姿多彩的自然环境，就是因为恒星内部的核聚变反应，让更多的新元素诞生，人类也是由各种元素组成的，从这个角度来看，地球上的生物其实都是“太阳的孩子”。