Mi viene spesso chiesto dagli studenti delle lezioni di astronomia della mia comunità sull'istruzione se sono stati trovati nuovi elementi nello spazio esterno sconosciuto sulla Terra. La risposta alla domanda è no: la natura usa gli stessi 98 elementi naturali per modellare qualsiasi cosa, dalle stelle e dai pianeti familiari a quelli nelle galassie più lontane che possiamo vedere. Al di fuori di un composto o minerale occasionale, la Terra è il luogo in cui troverai più elementi esotici che in qualsiasi altra parte dell'universo.
Un elemento è una sostanza pura composta da un solo tipo di atomo. Ciò che distingue un elemento da un altro è il numero di protoni nei nuclei dei suoi atomi. Qualsiasi atomo con sei protoni sarà sempre carbonio, 79 protoni d'oro, 94 protoni plutonio e 1 protone idrogeno. Il numero di protoni è anche l'elementonumero atomicosultavola periodica degli elementi. Gli elementi nella tabella sono disposti in base al loro numero atomico.
I due elementi più comuni sono l'idrogeno e l'elio, numeri 1 e 2 nella tavola periodica; insieme costituiscono il 98% di tutta la materia visibile nell'universo. Il restante 2% include tutto il resto dal leggerolitio (numero 3) fino acalifornio (98), l'elemento naturale più pesante trovato sulla Terra e nelle stelle. Il californium è instabile e "decade" in elementi più semplici. Anche se gli scienziati lo fanno in laboratorio bombardandoberkelium (97) con neutroni, tracce di questo elemento molto raro si trovano naturalmente in ricchi depositi di uranio.
Quando ero al liceo a studiare chimica, la tavola periodica degli elementi terminava a Lawrencium (103). Al momento ci sono 118 elementi, il più recente creato in laboratorioUnunoctium (Si-nah-NOC-tee-um). È un dato di fatto, tutti gli elementi oltre 98 sono artificiali, portati alla vita nei reattori nucleari o negli esperimenti con l'acceleratore di particelle. Vivono vite molto brevi. Con così tanti protoni carichi positivamente che si spingono l'uno contro l'altro nei loro nuclei, questi elementi si scompongono rapidamente in quelli più semplici in un processo chiamatodecadimento radioattivo.
Ai tempi del Big Bang, quando l'universo nacque, furono cucinati solo gli elementi più semplici - idrogeno, elio e tracce di litio. Non puoi costruire un pianeta da cose così soffici. Ci sono voluti la prima generazione di stelle, che si sono formate da questi elementi elementari di base, per sintetizzare elementi più complicati come carbonio, ossigeno, zolfo e simili attraverso la fusione nucleare nei loro nuclei.
Quando le stelle sono esplose come supernovae, non solo questi elementi nuovissimi sono stati fatti esplodere nello spazio, ma l'enorme calore e pressione durante l'esplosione hanno costruito elementi ancora più pesanti come oro, rame, mercurio e piombo. Tutto è stato incorporato in una seconda generazione di stelle. E un terzo.
Il 2% degli elementi stellari, tra cui carbonio, ossigeno, azoto e silicio, tra gli altri, è andato a costruire i pianeti e in seguito è diventato essenziale per la vita. Siamo fatti di materiale altamente elaborato tu e io. Gli atomi dei nostri esseri sono stati dentro e fuori dai nuclei di diverse generazioni di stelle. Pensa a ciò che è buono e difficile e potresti semplicemente entrare in contatto con la tua "stella interiore".
Riformiamo la domanda sui materiali esotici nello spazio non presente sulla Terra. Invece di elementi, se guardiamo i composti, colpiamo paydirt. Un composto è anche una sostanza pura ma è costituito da due o più elementi chimici uniti tra loro. I composti familiari includono acqua (due idrogeni uniti a un ossigeno) e sale (un sodio e un cloro).
Gli astronomi hanno scoperto220 composti o molecole nello spazio esterno molte delle quali con fratelli sulla Terra ma alcuni alieni. Non dobbiamo guardare lontano per trovarli poiché alcuni sono stati consegnati direttamente alla nostra porta come pacchetti rocciosi chiamati meteoriti. Ecco un breve elenco dinuovi minerali che si è formato all'interno di asteroidi (da cui provengono i meteoriti) in condizioni molto diverse da quelle che si trovano sulla Terra:
* Barringerite - un composto metallico fatto di ferro, nichel e fosforo
* oldhamite - minerale marrone fatto di calcio, magnesio e zolfo
* Kosmochlor - minerale verde contenente calcio, cromo, silicio e ossigeno
Che ne dici di nuove cose su pianeti e comete? Gli astronomi hanno scoperto composti nelle atmosfere dei pianeti giganti Giove, Saturno, Urano e Nettuno comesilano (Silicio-idrogeno),arsina (arsenico-idrogeno) efosfina (fosforo-idrogeno) che non esistono naturalmente sulla Terra. Gli umani li hanno creati tutti e tre in laboratorio e li hanno sfruttati in vari settori, compresa la produzione di semiconduttori.
E poi c'èbrownleeite, un silicida di manganese trovato nel 2003 in una particella di polvere versata dalla cometa 26P / Grigg-Skjellerup. Spostandosi oltre il sistema solare, gli astronomi vedono nello spazio molecole di carbonio a catena lunga insolite che non potrebbero formarsi sulla Terra perché l'ossigeno le farebbe a pezzi. Lo spazio è il loro rifugio sicuro.
Quindi, la Terra è la posizione nell'Universo dove troverai più elementi esotici che in qualsiasi altro luogo. Grazie all'attività umana e alle complicate molecole che si uniscono per formare la vita, la Terra è il luogo più esotico dell'universo.
