最近參觀芝加哥藝術學院的印象派畫廊時，我發現自己被一幅異常生動的雷諾阿畫作《縫紉的年輕女子》所吸引。
博物館的說明牌告訴我，“鈷藍色主導了這幅畫”，我笑了，不是因為我是藝術家，而是因為我是天體物理學家；我研究的是我們在地球上發現的元素如何來自恆星、超新星和其他天體物理現象。雖然這些元素及其宇宙起源是我每天都在思考的事情，但我第一次開始思考一些元素是如何從宇宙的調色盤進入藝術家的調色盤的。所以，藝術背景下的一句普通陳述最終對我來說是一個非凡的提醒，即人類、我們各種追求以及自然世界在根本上是相互聯絡的。
我的好奇心被激發，我深入研究了藝術家使用的其他顏料和材料的化學成分，並意識到其中僅僅四種——木炭、鈷藍、鎘黃和氦——就可以提供一次關於宇宙如何創造新元素的廣泛巡禮。
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但是元素的起源僅僅是它們故事的開始。對人類和我們星球有限資源的剝削是未被講述的、更悲傷的部分。木炭生產會導致森林退化，並透過溫室氣體的產生加劇氣候變化。剛果民主共和國的鈷礦開採是在極其危險的條件下進行的。鎘是一種稀有元素，歐盟曾考慮禁止在顏料中使用，因為它對人類和動物都有毒，並且採礦和冶煉已將其分散到環境和食物鏈中。我們正面臨全球短缺，液態氦對於保持 MRI 機器中的磁鐵運轉至關重要。即使這些元素的使用給我們帶來了如此多的美麗，我們仍需記住我們對這些元素以及它們除藝術之外的用途的需求。
碳
自古以來，木炭就被用於藝術。它主要是純碳，很容易從燒焦的木材中獲得。與木炭在火焰中誕生的詩意並列的是，宇宙中大部分碳是透過氦核融合在恆星的宇宙熔爐中合成的。
法國南部的肖維巖洞包含了世界上一些最古老的洞穴繪畫，由我們史前的祖先在大約 30,000 年前創作。研究人員認為，這些早期的藝術家選擇木炭是因為它是完美的媒介，非常適合用於洞穴繪畫中的暈染和混合技巧。
鈷
隨著化學的發展，我們也發現了新的元素，這塑造了我們所知的藝術。在從已有的礦物和礦石中識別出的元素中，有一種銀色的金屬鈷，它是由化學家格奧爾格·勃蘭特於 1739 年發現的。
這種元素的名字來源於德語單詞“kobelt”，意思是小妖精——被認為會出沒礦井的侏儒和地精。它之所以有不祥的名字，是因為與它相關的礦物(通常含有砷)具有腐蝕性，對礦工來說非常危險，他們認為這一定是惡意地下生物放在礦井裡的。
我們現在知道鈷不是來自致命的小妖精，而是來自恆星的死亡——特別是熱核超新星和核塌縮超新星。熱核超新星是白矮星因失控的核反應而發生的爆炸性死亡。另一方面，核塌縮超新星則來自大質量恆星。在這裡，鐵核的坍塌會產生衝擊波，從而炸燬整顆恆星，並透過矽的爆炸性燃燒形成鈷等元素。
幾個世紀後，1739 年，路易-雅克·特納發現瞭如何製造鋁酸鈷，也就是更廣為人知的鈷藍。皮埃爾-奧古斯特·雷諾阿和愛德華·馬奈是眾多在作品中使用這種顏色的印象派畫家，喬治·修拉也是如此，當他從印象派分支出來創作點彩畫並創作了《大碗島的星期日下午》時。它就掛在芝加哥藝術學院，離最初吸引我眼球的雷諾阿畫作僅幾步之遙。
鎘
生產比鐵更重的元素，如鎘，需要富含中子的環境，這些中子會被較輕的“種子”核捕獲。這可以在低質量恆星中緩慢地發生很長時間，或者在兩顆中子星發生劇烈合併時在幾秒鐘內發生。
當鎘被發現時，化學家似乎已經意識到它在藝術上的潛力。1817 年，弗里德里希·斯特羅邁爾透過還原鋅冶煉廠煙囪中沉積的黃色物質發現了鎘。在研究這種新元素時，他最終創造出鮮豔的黃色固體硫化鎘，並表示它“有望在繪畫中發揮作用。”
鎘顏料很貴。能夠負擔得起使用它們的藝術家包括克勞德·莫奈。他在幾部印象派作品中使用了鎘黃，如《阿爾讓特的藝術家之家》、《博爾迪蓋拉》以及他 1890-91 年的《麥垛》系列中的《麥垛（日落，雪景）》。所有這些也都掛在芝加哥藝術學院。
氦
氦的起源可以追溯到大爆炸發生後的幾分鐘，當時在所謂的大爆炸核合成期間產生了氫、氦和少量鋰。隨著宇宙膨脹和冷卻，質子和中子能夠組裝成原子核，產生了元素週期表中最輕的元素，為恆星的誕生和新元素的合成奠定了基礎。
但是，元素週期表中的第二個元素是在碳、鈷和鎘等元素之後才被發現的，這可能令人驚訝。事實上，該元素是在太陽中被發現的，然後才在地球上被發現，因為它僅佔地球大氣層的0.0005%。
到了 19 世紀，科學家們意識到，透過將陽光分解成光譜，他們可以識別出對應於太陽大氣中存在的元素的吸收線和發射線。天文學家皮埃爾·朱爾斯·詹森在 1868 年前往印度，在日全食期間觀察太陽日冕的光線，並在黃色區域發現了一條以前從未見過的非常微弱的發射線。科學家後來得出結論，該線對應於太陽中存在的一種未知元素。這就是氦的名字來源於希臘太陽神赫利俄斯的原因。
如今，氦在當代藝術中得到了應用。卡琳娜·斯米格拉-博賓斯基的ADA就是一個極好的例子——一個動態雕塑，由一個充滿氦氣的透明氣球組成，上面鑲嵌著炭棒。氣球在白色牆壁的房間裡彈跳，由裝置的參觀者引導，在牆壁上覆蓋著有趣的圖案。
透過講述星塵的故事，我希望我們可以提醒自己，我們生活在一個相互聯絡的美麗世界中，充滿了稀有和珍貴的元素。我們有責任以關愛和尊重的態度對待它和彼此。我們不僅是星塵，而且每次創造新事物時都會重塑星塵，因此讓我們創造奇蹟。
這是一篇觀點和分析文章，作者表達的觀點不一定代表《大眾科學》的觀點。