Ich werde oft von Schülern meiner Astronomiekurse in der Gemeindebildung gefragt, ob im Weltraum auf der Erde neue Elemente gefunden wurden. Die Antwort auf die Frage lautet Nein - die Natur verwendet dieselben 98 natürlichen Elemente, um alles zu gestalten, von den bekannten Sternen und Planeten bis zu denen in den entferntesten Galaxien, die wir sehen können. Außerhalb einer gelegentlichen Verbindung oder eines Minerals ist die Erde der Ort, an dem Sie mehr exotische Elemente finden als irgendwo sonst im Universum.
Ein Element ist eine reine Substanz, die nur aus einem Atomtyp besteht. Was ein Element von einem anderen unterscheidet, ist die Anzahl der Protonen in den Kernen seiner Atome. Jedes Atom mit sechs Protonen besteht immer aus Kohlenstoff, 79 Protonen Gold, 94 Protonen Plutonium und 1 Protonen Wasserstoff. Die Protonenzahl ist auch die des ElementsOrdnungszahlauf derPeriodensystem. Die Elemente in der Tabelle sind nach ihrer Ordnungszahl angeordnet.
Die beiden häufigsten Elemente sind Wasserstoff und Helium, Nummer 1 und 2 im Periodensystem; zusammen machen sie 98% der gesamten sichtbaren Materie im Universum aus. Die restlichen 2% beinhalten alles andere von LeichtgewichtLithium (Nummer 3) bisKalifornien (98), das schwerste natürliche Element auf der Erde und in den Sternen. Californium ist instabil und „zerfällt“ in einfachere Elemente. Obwohl Wissenschaftler es im Labor durch Bombardierung schaffenBerkelium (97) Mit Neutronen finden sich Spurenmengen dieses sehr seltenen Elements auf natürliche Weise in reichen Uranvorkommen.
Als ich in der High School Chemie studierte, endete das Periodensystem der Elemente bei Lawrencium (103). Derzeit gibt es 118 Elemente, von denen das jüngste im Labor erstellt wurdeUnunoctium (you-nah-NOC-tee-um). Tatsächlich sind alle Elemente jenseits von 98 künstlich und werden in Kernreaktoren oder in Teilchenbeschleunigerexperimenten zum Leben erweckt. Sie leben sehr kurze Leben. Bei so vielen positiv geladenen Protonen, die in ihren Kernen gegeneinander drücken, zerfallen diese Elemente in einem sogenannten Prozess schnell in einfachereradioaktiver Zerfall.
Zur Zeit des Urknalls, als das Universum entstand, wurden nur die einfachsten Elemente - Wasserstoff, Helium und Spuren von Lithium - gekocht. Du kannst keinen Planeten aus so flauschigen Sachen bauen. Die erste Generation von Sternen, die sich aus diesen Grundbausteinen bildete, brauchte, um kompliziertere Elemente wie Kohlenstoff, Sauerstoff, Schwefel und dergleichen durch Kernfusion in ihren Kernen zu synthetisieren.
Als die Sterne als Supernovae explodierten, wurden nicht nur diese brandneuen Elemente in den Weltraum gesprengt, sondern die enorme Hitze und der Druck während der Explosion bauten noch schwerere Elemente wie Gold, Kupfer, Quecksilber und Blei auf. Alle wurden in eine zweite Generation von Sternen aufgenommen. Und ein dritter.
Die 2% der von Sternen hergestellten Elemente, zu denen unter anderem Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Silizium gehören, wurden für den Bau der Planeten verwendet und wurden später lebenswichtig. Wir bestehen aus hochverarbeitetem Material, das Sie und ich haben. Die Atome unserer Wesen befanden sich in und aus den Kernen mehrerer Generationen von Sternen. Denken Sie gut und hart darüber nach und Sie könnten sich einfach mit Ihrem eigenen „inneren Stern“ in Verbindung setzen.
Lassen Sie uns die Frage nach exotischen Materialien im Weltraum, die auf der Erde nicht vorhanden sind, neu formulieren. Wenn wir uns Verbindungen ansehen, drücken wir anstelle von Elementen auf paydirt. Eine Verbindung ist ebenfalls eine reine Substanz, besteht jedoch aus zwei oder mehr miteinander verbundenen chemischen Elementen. Bekannte Verbindungen umfassen Wasser (zwei Wasserstoffatome, die an einen Sauerstoff gebunden sind) und Salz (ein Natrium und ein Chlor).
Astronomen haben ungefähr gefunden220 Verbindungen oder Moleküle im Weltraum, viele von ihnen mit Geschwistern auf der Erde, aber einigen Außerirdischen. Wir müssen nicht lange suchen, um sie zu finden, da einige als felsige Pakete, sogenannte Meteoriten, direkt vor unsere Haustür geliefert wurden. Hier ist eine kurze Liste vonneue Mineralien die sich innerhalb von Asteroiden (wo Meteoriten entstehen) unter Bedingungen gebildet haben, die sich stark von denen auf der Erde unterscheiden:
* Barringerit - eine metallische Verbindung aus Eisen, Nickel und Phosphor
* Oldhamite - braunes Mineral aus Kalzium, Magnesium und Schwefel
* Kosmochlor - grünes Mineral, das Kalzium, Chrom, Silizium und Sauerstoff enthält
Wie wäre es mit neuen Sachen auf Planeten und Kometen? Astronomen haben Verbindungen in der Atmosphäre der Riesenplaneten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun entdecktSilan (Silizium-Wasserstoff),Arsin (Arsen-Wasserstoff) undPhosphin (Phosphor-Wasserstoff), die auf der Erde auf natürliche Weise nicht existieren. Der Mensch hat alle drei im Labor hergestellt und sie in verschiedenen Branchen, einschließlich der Herstellung von Halbleitern, sinnvoll eingesetzt.
Und dann ist da noch etwasBrownleeite, ein Mangansilizid, das 2003 in einem Staubpartikel des Kometen 26P / Grigg-Skjellerup gefunden wurde. Über das Sonnensystem hinaus sehen Astronomen ungewöhnliche langkettige Kohlenstoffmoleküle im Weltraum, die sich auf der Erde nicht bilden konnten, weil Sauerstoff sie auseinander reißen würde. Der Weltraum ist ihr sicherer Hafen.
Die Erde ist also der Ort im Universum, an dem Sie mehr exotische Elemente finden als anderswo. Dank menschlicher Aktivitäten und der komplizierten Moleküle, die sich zu Leben zusammengeschlossen haben, ist die Erde der exotischste Ort im Universum.
