Συχνά με ρωτούν οι μαθητές στις τάξεις αστρονομίας της κοινοτικής μου εκπαίδευσης αν έχουν βρεθεί νέα στοιχεία στο διάστημα που είναι άγνωστα στη Γη. Η απάντηση στην ερώτηση είναι όχι - η φύση χρησιμοποιεί τα ίδια 98 φυσικά στοιχεία για να διαμορφώσει τα πάντα, από τα γνωστά αστέρια και τους πλανήτες έως εκείνους στους πιο απομακρυσμένους γαλαξίες που μπορούμε να δούμε. Εκτός από μια περιστασιακή ένωση ή ορυκτό, η Γη είναι το μέρος όπου θα βρείτε περισσότερα εξωτικά στοιχεία από οπουδήποτε αλλού στο σύμπαν.
Ένα στοιχείο είναι μια καθαρή ουσία φτιαγμένη από έναν μόνο τύπο ατόμου. Αυτό που ξεχωρίζει ένα στοιχείο από το άλλο είναι ο αριθμός των πρωτονίων στους πυρήνες των ατόμων του. Κάθε άτομο με έξι πρωτόνια θα είναι πάντα άνθρακας, 79 πρωτόνια χρυσός, 94 πρωτόνια πλουτώνιο και 1 πρωτόνιο υδρογόνο. Ο αριθμός πρωτονίου είναι επίσης το στοιχείοατομικός αριθμόςστοπεριοδικός πίνακας στοιχείων. Τα στοιχεία στον πίνακα τακτοποιούνται σύμφωνα με τον ατομικό τους αριθμό.
Τα δύο πιο κοινά στοιχεία είναι το υδρογόνο και το ήλιο, οι αριθμοί 1 και 2 στον περιοδικό πίνακα. μαζί αποτελούν το 98% του συνόλου της ορατής ύλης στο σύμπαν. Το υπόλοιπο 2% περιλαμβάνει οτιδήποτε άλλο από ελαφρύλίθιο (αριθμός 3) μέχρι το τέλοςΚαλιφόρνιο (98), το βαρύτερο φυσικό στοιχείο που βρίσκεται στη Γη και στα αστέρια. Το Καλιφόρνιο είναι ασταθές και «αποσυντίθεται» σε απλούστερα στοιχεία. Αν και οι επιστήμονες το κάνουν στο εργαστήριο με βομβαρδισμόberkelium (97) με νετρόνια, ίχνη αυτού του πολύ σπάνιου στοιχείου βρίσκονται φυσικά σε πλούσιες αποθέσεις ουρανίου.
Όταν ήμουν στο γυμνάσιο σπουδάζοντας χημεία, ο περιοδικός πίνακας των στοιχείων έληξε στο Lawrencium (103). Προς το παρόν υπάρχουν 118 στοιχεία, το πιο πρόσφατο που δημιουργήθηκε στο εργαστήριο είναιununoctium (εσύ-nah-NOC-tee-um). Στην ουσία, όλα τα στοιχεία πέραν του 98 είναι τεχνητά, ζωντανεύουν σε πυρηνικούς αντιδραστήρες ή σε πειράματα επιταχυντή σωματιδίων. Ζουν πολύ σύντομες ζωές. Με τόσα πολλά θετικά φορτισμένα πρωτόνια να σπρώχνουν το ένα στο άλλο στους πυρήνες τους, αυτά τα στοιχεία χωρίζονται γρήγορα σε απλούστερα σε μια διαδικασία που ονομάζεταιραδιενεργή διάσπαση.
Την εποχή της Μεγάλης Έκρηξης, όταν το σύμπαν δημιουργήθηκε, μόνο τα πιο απλά στοιχεία - υδρογόνο, ήλιο και ιχνοστοιχεία λιθίου - μαγειρεύτηκαν. Δεν μπορείτε να φτιάξετε έναν πλανήτη από τέτοια αφράτα πράγματα. Χρειάστηκε η πρώτη γενιά αστεριών, η οποία σχηματίστηκε από αυτά τα βασικά δομικά στοιχεία, για να συνθέσει πιο περίπλοκα στοιχεία όπως άνθρακα, οξυγόνο, θείο και παρόμοια μέσω πυρηνικής σύντηξης στους πυρήνες τους.
Όταν τα αστέρια εξερράγησαν ως σουπερνόβα, όχι μόνο αυτά τα ολοκαίνουργια στοιχεία εκτοξεύτηκαν στο διάστημα, αλλά η τεράστια θερμότητα και πίεση κατά τη διάρκεια της έκρηξης δημιούργησαν ακόμη βαρύτερα στοιχεία όπως χρυσό, χαλκό, υδράργυρο και μόλυβδο. Όλα ενσωματώθηκαν σε μια δεύτερη γενιά αστεριών. Και το ένα τρίτο.
Το 2% των αστεροειδών στοιχείων, τα οποία περιλαμβάνουν άνθρακα, οξυγόνο, άζωτο και πυρίτιο, μεταξύ άλλων, πήγαν για την κατασκευή των πλανητών και αργότερα κατέστησαν απαραίτητα για τη ζωή. Είμαστε φτιαγμένοι από πολύ επεξεργασμένο υλικό εσείς και εγώ. Τα άτομα των όντων μας ήταν μέσα και έξω από τους πυρήνες αρκετών γενεών αστεριών. Σκεφτείτε αυτό το καλό και σκληρό και ίσως να έρθετε σε επαφή με το δικό σας «εσωτερικό αστέρι».
Ας ξαναπροσδιορίσουμε την ερώτηση σχετικά με εξωτικά υλικά στο διάστημα που δεν υπάρχουν στη Γη. Αντί για στοιχεία, αν κοιτάξουμε τις ενώσεις, χτυπάμε το paydirt. Μια ένωση είναι επίσης καθαρή ουσία αλλά αποτελείται από δύο ή περισσότερα χημικά στοιχεία που ενώνονται μεταξύ τους. Οι γνωστές ενώσεις περιλαμβάνουν νερό (δύο υδρογόνα συνδεδεμένα σε ένα οξυγόνο) και άλας (ένα νάτριο και ένα χλώριο).
Οι αστρονόμοι έχουν βρει περίπου220 ενώσεις ή μόρια στο διάστημα, πολλά από αυτά με αδέλφια στη Γη, αλλά κάποια ξένα. Δεν χρειάζεται να κοιτάξουμε μακριά για να τα βρούμε, καθώς μερικά έχουν παραδοθεί ακριβώς στο κατώφλι μας ως βραχώδη πακέτα που ονομάζονται μετεωρίτες. Ακολουθεί μια σύντομη λίστανέα ορυκτά που σχηματίστηκαν μέσα σε αστεροειδείς (όπου προέρχονται οι μετεωρίτες) υπό συνθήκες πολύ διαφορετικές από αυτές που βρίσκονται στη Γη:
* Μπριγκαρίτης - μια μεταλλική ένωση από σίδηρο, νικέλιο και φώσφορο
* Oldhamite - καφέ ορυκτό από ασβέστιο, μαγνήσιο και θείο
* Κοσμόχλωρ - πράσινο ορυκτό που περιέχει ασβέστιο, χρώμιο, πυρίτιο και οξυγόνο
Τι γίνεται με νέα πράγματα σε πλανήτες και κομήτες; Οι αστρονόμοι έχουν ανακαλύψει ενώσεις στην ατμόσφαιρα των γιγαντιαίων πλανητών Δίας, Κρόνος, Ουρανός και Ποσειδώνας όπωςσιλάνιο (πυρίτιο-υδρογόνο),οπλοστάσιο (αρσενικό-υδρογόνο) καιφωσφίνη (φωσφόρος-υδρογόνο) που δεν υπάρχουν φυσικά στη Γη. Οι άνθρωποι έχουν δημιουργήσει και τα τρία στο εργαστήριο και τα έχουν χρησιμοποιήσει σε διάφορες βιομηχανίες, συμπεριλαμβανομένης της κατασκευής ημιαγωγών.
Και μετά υπάρχειBrownleeite, ένα πυριτοκτόνο μαγγάνιο που βρέθηκε το 2003 σε ένα σωματίδιο σκόνης που ρίχτηκε από τον κομήτη 26P / Grigg-Skjellerup. Προχωρώντας πέρα από το ηλιακό σύστημα, οι αστρονόμοι βλέπουν ασυνήθιστα μόρια άνθρακα με μακρά αλυσίδα στο διάστημα που δεν μπορούσαν να σχηματιστούν στη Γη επειδή το οξυγόνο θα τα χώριζε. Ο χώρος είναι το ασφαλές καταφύγιο τους.
Έτσι, η Γη είναι η τοποθεσία στο Σύμπαν όπου θα βρείτε περισσότερα εξωτικά στοιχεία από οπουδήποτε αλλού. Χάρη στην ανθρώπινη δραστηριότητα και στα περίπλοκα μόρια που ενώνονται για να σχηματίσουν ζωή, η Γη είναι το πιο εξωτικό μέρος στο σύμπαν.
