Często studenci pytają mnie na zajęciach z astronomii edukacyjnej, czy w kosmosie odkryto nieznane elementy. Odpowiedź na to pytanie brzmi: nie - natura wykorzystuje te same 98 elementów naturalnych do tworzenia wszystkiego, od znanych gwiazd i planet po te z najdalszych galaktyk, jakie możemy zobaczyć. Poza okazjonalnymi związkami lub minerałami Ziemia jest miejscem, w którym znajdziesz więcej egzotycznych pierwiastków niż gdziekolwiek indziej we wszechświecie.
Pierwiastek to czysta substancja zbudowana z jednego rodzaju atomu. Tym, co odróżnia jeden pierwiastek od drugiego, jest liczba protonów w jądrach atomów. Każdy atom z sześcioma protonami będzie zawsze węglem, 79 protonami złota, 94 protonami plutonu i 1 protonem wodoru. Liczba protonów jest również numerem elementuLiczba atomowanaukład okresowy pierwiastków. Elementy w tabeli są ułożone według ich liczby atomowej.
Dwa najczęściej występujące pierwiastki to wodór i hel, liczby 1 i 2 w układzie okresowym pierwiastków; razem stanowią 98% całej widocznej materii we wszechświecie. Pozostałe 2% obejmuje wszystko inne od lekkichlit (numer 3) aż docalifornium (98), najcięższy naturalny pierwiastek znaleziony na Ziemi i w gwiazdach. Californium jest niestabilny i „rozpada się” na prostsze elementy. Chociaż naukowcy robią to w laboratorium przez bombardowanieberkelium (97) w przypadku neutronów śladowe ilości tego bardzo rzadkiego pierwiastka znajdują się naturalnie w bogatych złożach uranu.
Gdy byłem w szkole średniej, studiowałem chemię, układ okresowy pierwiastków zakończył się w Lawrencium (103). Obecnie istnieje 118 elementów, z których najnowszym jest laboratoriumununoctium (you-nah-NOC-tee-um). W rzeczywistości wszystkie pierwiastki powyżej 98 są sztuczne, ożywione w reaktorach jądrowych lub w eksperymentach z akceleratorem cząstek. Żyją bardzo krótko. Przy tak wielu dodatnio naładowanych protonach odpychających się od siebie w jądrach, elementy te szybko rozpadają się na prostsze w procesie zwanymrozpad radioaktywny.
W czasach Wielkiego Wybuchu, kiedy wszechświat powstał, tylko najprostsze pierwiastki - wodór, hel i śladowe ilości litu - zostały ugotowane. Nie możesz zbudować planety z takich puszystych rzeczy. Pierwszej generacji gwiazd, które powstały z tych podstawowych bloków budulcowych, zsyntetyzowano bardziej skomplikowane pierwiastki, takie jak węgiel, tlen, siarka i tym podobne, poprzez fuzję jądrową w ich rdzeniach.
Kiedy gwiazdy eksplodowały jako supernowe, nie tylko te zupełnie nowe pierwiastki zostały wystrzelone w kosmos, ale ogromne ciepło i ciśnienie podczas wybuchu zbudowały jeszcze cięższe pierwiastki, takie jak złoto, miedź, rtęć i ołów. Wszystko zostało włączone do drugiej generacji gwiazd. I trzeci.
2% elementów gwiezdnych, w tym między innymi węgiel, tlen, azot i krzem, poszło na budowę planet, a później stało się niezbędne do życia. Jesteśmy stworzeni z wysoce przetworzonego materiału, który ty i ja. Atomy naszych istot były w rdzeniach kilku generacji gwiazd. Pomyśl o tym dobrze i ciężko, a możesz po prostu skontaktować się z własną „wewnętrzną gwiazdą”.
Przeformułujmy pytanie o egzotyczne materiały w kosmosie, których nie ma na Ziemi. Zamiast elementów, jeśli spojrzymy na związki, uderzymy w paydirt. Związek jest również czystą substancją, ale składa się z dwóch lub więcej połączonych ze sobą pierwiastków chemicznych. Znane związki obejmują wodę (dwa atomy wodoru połączone z jednym tlenem) i sól (jeden sód i jeden chlor).
Znaleźli Astronomowie220 związków lub cząsteczki w kosmosie, wiele z rodzeństwem na Ziemi, ale niektórzy obcy. Nie musimy daleko szukać, aby je znaleźć, ponieważ kilka z nich zostało dostarczonych do naszego domu w postaci skalistych paczek zwanych meteorytami. Oto krótka listanowe minerały które powstały w asteroidach (skąd pochodzą meteoryty) w warunkach bardzo odmiennych od występujących na Ziemi:
* Barringerite - związek metaliczny wykonany z żelaza, niklu i fosforu
* Oldhamite - brązowy minerał wykonany z wapnia, magnezu i siarki
* Kosmochlor - zielony minerał zawierający wapń, chrom, krzem i tlen
Co powiesz na nowe rzeczy na planetach i kometach? Astronomowie odkryli związki w atmosferach gigantycznych planet Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna, takie jakkrzemowodór (krzem-wodór),arsyna (arsen-wodór) ifosfina (fosfor-wodór), które nie istnieją naturalnie na Ziemi. Ludzie stworzyli wszystkie trzy w laboratorium i wykorzystali je w różnych branżach, w tym w produkcji półprzewodników.
I jest jeszczeBrownleeite, krzemek manganu znaleziony w 2003 roku w cząsteczce pyłu zrzuconej przez kometę 26P / Grigg-Skjellerup. Wychodząc poza Układ Słoneczny, astronomowie widzą w kosmosie niezwykłe długołańcuchowe cząsteczki węgla, które nie mogły powstać na Ziemi, ponieważ tlen by je rozerwał. Kosmos jest ich bezpieczną przystanią.
Ziemia to lokalizacja we Wszechświecie, w której znajdziesz więcej egzotycznych elementów niż gdziekolwiek indziej. Dzięki ludzkiej aktywności i skomplikowanym cząsteczkom, które łączą się, tworząc życie, najbardziej egzotyczne miejsce na świecie we wszechświecie.
