Jeg bliver ofte spurgt af studerende i min samfundsundervisning astronomiklasser, om der er fundet nye elementer i det ydre rum, der er ukendt på Jorden. Svaret på spørgsmålet er nej - naturen bruger de samme 98 naturlige elementer til at mode alt fra de velkendte stjerner og planeter til dem i de fjerneste galakser, vi kan se. Uden for en lejlighedsvis forbindelse eller mineral er Jorden det sted, hvor du finder flere eksotiske elementer end andre steder i universet.
Et element er et rent stof lavet af kun en type atom. Hvad der adskiller et element fra et andet er antallet af protoner i atomernes kerner. Ethvert atom med seks protoner vil altid være kulstof, 79 protoner guld, 94 protoner plutonium og 1 protonbrint. Protonnummeret er også elementetsAtom nummerpå denperiodisk tabel med elementer. Elementerne i tabellen er arrangeret efter deres atomnummer.
De to mest almindelige elementer er brint og helium, nummer 1 og 2 i den periodiske tabel; tilsammen udgør de 98% af alt det synlige stof i universet. De resterende 2% inkluderer alt andet fra letvægtlithium (nummer 3) helt op tilcalifornium (98), det tyngste naturlige element, der findes på Jorden og i stjernerne. Californium er ustabil og "forfalder" til enklere elementer. Selvom forskere fremstiller det i laboratoriet ved at bombardereBerkelium (97) med neutroner findes spormængder af dette meget sjældne element naturligt i rige uranaflejringer.
Da jeg var på gymnasiet og studerede kemi, sluttede den periodiske tabel med elementer ved Lawrencium (103). På nuværende tidspunkt er der 118 elementer, den seneste, der er oprettet i laboratoriet, erUnunoctium (Du-nah-NOC-tee-um). Faktisk er alle elementer ud over 98 kunstige, bragt til live i atomreaktorer eller i partikelacceleratoreksperimenter. De lever meget korte liv. Med så mange positivt ladede protoner, der skubber mod hinanden i deres kerner, bryder disse elementer hurtigt op i enklere dem i en proces, der kaldesRadioaktivt henfald.
Tilbage på tidspunktet for Big Bang, da universet sprang ud i eksistensen, blev kun de enkleste elementer - brint, helium og spormængder af litium - tilberedt. Du kan ikke opbygge en planet fra sådanne fluffy ting. Det tog den første generation af stjerner, der dannede sig fra disse grundlæggende byggesten, at syntetisere mere komplicerede elementer som kulstof, ilt, svovl og lignende via nuklear fusion i deres kerner.
Da stjernerne eksploderede som supernovaer, blev ikke disse helt nye elementer sprængt i rummet, men den enorme varme og tryk under eksplosionen byggede endnu tungere elementer som guld, kobber, kviksølv og bly. Alle blev integreret i en anden generation af stjerner. Og en tredje.
De 2% af stjernefremstillede elementer, der blandt andet inkluderer kulstof, ilt, nitrogen og silicium, gik til at bygge planeterne og blev senere vigtige for livet. Vi er lavet af meget behandlet materiale du og I. Atomer fra vores væsener har været ind og ud af kernerne fra flere generationer af stjerner. Tænk på dette gode og hårde, og du kan måske bare komme i kontakt med din egen "indre stjerne".
Lad os genskabe spørgsmålet om eksotiske materialer i rummet, der ikke findes på Jorden. I stedet for elementer, hvis vi ser på forbindelser, rammer vi paydirt. En forbindelse er også et rent stof, men består af to eller flere kemiske elementer, der er forbundet. Kendte forbindelser inkluderer vand (to hydrogener, der er forbundet med et ilt) og salt (et natrium og et klor).
Astronomer har fundet ca.220 forbindelser eller molekyler i det ydre rum mange af dem med søskende på Jorden, men nogle fremmede. Vi behøver ikke kigge langt for at finde dem, da nogle få er blevet leveret lige uden for døren som stenede pakker kaldet meteoritter. Her er en kort liste overnye mineraler som dannede sig i asteroider (hvor meteoritter stammer) under forhold, der er meget forskellige fra dem, der findes på Jorden:
* Barringerite - en metallisk forbindelse lavet af jern, nikkel og fosfor
* Oldhamite - brunt mineral lavet af calcium, magnesium og svovl
* Kosmochlor - grønt mineral indeholdende calcium, chrom, silicium og ilt
Hvad med nye ting på planeter og kometer? Astronomer har opdaget forbindelser i atmosfærerne på de gigantiske planeter Jupiter, Saturn, Uranus og Neptune somsilan (Silicium-hydrogen),arsin (arsenhydrogen) ogfosfin (fosfor-brint), der ikke findes naturligt på Jorden. Mennesker har skabt alle tre i laboratoriet og brugt dem godt i forskellige industrier, herunder fremstilling af halvledere.
Og så er derBrownleeite, et mangansilicid fundet i 2003 i en støvpartikel, der er kaste af kometen 26P / Grigg-Skjellerup. Bevægelser ud over solsystemet ser astronomer usædvanlige langkædede kulstofmolekyler i rummet, der ikke kunne dannes på Jorden, fordi ilt ville rive dem fra hinanden. Rummet er deres sikre havn.
Så Jorden er det sted i universet, hvor du finder flere eksotiske elementer end andre steder. Takket være menneskelig aktivitet og de komplicerede molekyler, der vikles sammen for at danne liv, er Jordens det mest eksotiske sted i universet.
