كثيرًا ما يسألني الطلاب في صفوف علم الفلك لتعليم مجتمعي عما إذا تم العثور على أي عناصر جديدة في الفضاء الخارجي غير معروف على الأرض. الإجابة على السؤال هي لا - تستخدم الطبيعة نفس العناصر الطبيعية البالغ عددها 98 عنصرًا لتشكيل كل شيء من النجوم والكواكب المألوفة إلى تلك الموجودة في أبعد المجرات التي يمكننا رؤيتها. خارج أي مركب أو معدن عرضي ، الأرض هي المكان الذي ستجد فيه عناصر غريبة أكثر من أي مكان آخر في الكون.
العنصر هو مادة نقية تتكون من نوع واحد فقط من الذرات. ما يميز عنصرًا عن الآخر هو عدد البروتونات في نوى ذراته. أي ذرة بها ستة بروتونات ستكون دائمًا كربون ، و 79 بروتونًا ذهبيًا ، و 94 بروتونًا بلوتونيومًا ، وبروتونًا واحدًا هيدروجينًا. رقم البروتون هو أيضًا رقم العنصرالعدد الذريعلى ال الجدول الدوري للعناصر . العناصر الموجودة في الجدول مرتبة حسب عددها الذري.
تتكون الذرات من البروتونات والنيوترونات والإلكترونات التي تدور في مدارها. إن عدد البروتونات في نواة الذرة يجعلها فريدة من نوعها عن غيرها. الهيدروجين ، أبسط عنصر ، له واحد. الكربون له ستة.
أكثر عنصرين شيوعًا هما الهيدروجين والهيليوم ، الرقمان 1 و 2 في الجدول الدوري ؛ يشكلون معًا 98٪ من كل المادة المرئية في الكون. 2٪ المتبقية تشمل كل شيء آخر من الوزن الخفيف الليثيوم (رقم 3) على طول الطريق حتى كاليفورنيوم (98) ، وهو أثقل عنصر طبيعي موجود على الأرض وفي النجوم. الكاليفورنيوم غير مستقر و 'يتحلل' إلى عناصر أبسط. على الرغم من أن العلماء جعلوها في المختبر عن طريق القصف بيركيليوم (97) مع النيوترونات ، توجد كميات ضئيلة من هذا العنصر النادر بشكل طبيعي في رواسب اليورانيوم الغنية.
عندما كنت في المدرسة الثانوية أدرس الكيمياء ، انتهى الجدول الدوري للعناصر في Lawrencium (103). يوجد حاليًا 118 عنصرًا ، أحدثها تم إنشاؤه في المختبر ليلة واحدة (you-nah-NOC-tee-um). في الواقع ، جميع العناصر التي تتجاوز 98 هي عناصر اصطناعية ، يتم إحضارها إلى الحياة في المفاعلات النووية أو في تجارب مسرعات الجسيمات. هم يعيشون حياة قصيرة جدا. مع وجود الكثير من البروتونات موجبة الشحنة التي تدفع ضد بعضها البعض في نواتها ، تتفكك هذه العناصر بسرعة إلى عناصر أبسط في عملية تسمى الاضمحلال الإشعاعي .
بدأ مفهوم الفنان عن النجوم الأولى في الكون بعد حوالي 200 مليون سنة من الانفجار العظيم. صنعت هذه الشموس الأولى من الهيدروجين والهيليوم النقيين تقريبًا. لقد طبخوا والأجيال اللاحقة عناصر أثقل تم دمجها لاحقًا في الشمس ونحن. حقوق الصورة: NASA / WMAP Science Team
بالعودة إلى وقت الانفجار العظيم ، عندما نشأ الكون إلى الوجود ، تم طهي أبسط العناصر فقط - الهيدروجين والهيليوم وكميات ضئيلة من الليثيوم. لا يمكنك بناء كوكب من هذه الأشياء الرقيقة. استغرق الأمر الجيل الأول من النجوم ، الذي تشكل من لبنات البناء الأساسية هذه ، لتجميع عناصر أكثر تعقيدًا مثل الكربون والأكسجين والكبريت وما شابه ذلك عبر الاندماج النووي في نواتها.
عندما انفجرت النجوم على شكل مستعرات أعظم ، لم تكن هذه العناصر الجديدة تمامًا تتسرب إلى الفضاء فحسب ، بل أدت الحرارة الهائلة والضغط أثناء الانفجار إلى تكوين عناصر أثقل مثل الذهب والنحاس والزئبق والرصاص. تم دمج كل ذلك في الجيل الثاني من النجوم. وثالث.
2٪ من العناصر النجمية ، والتي تشمل الكربون والأكسجين والنيتروجين والسيليكون وغيرها ، ذهبت لبناء الكواكب وأصبحت فيما بعد ضرورية للحياة. لقد صنعنا من مواد عالية المعالجة أنت وأنا. لقد دخلت ذرات كائناتنا وخرجت من نوى عدة أجيال من النجوم. فكر في هذا الأمر الجيد والصعب وقد تتواصل مع 'نجمك الداخلي'.
يتكون ملح الطعام الشائع من ذرات من الصوديوم والكلور محكمة الغلق. كل عنصر له طابعه الفردي - أحدهما معدن قابل للاشتعال (الصوديوم) ، والآخر غاز خطير. ضعهم معًا واحصل على توابل آمنة ولذيذة. الائتمان: ويكيبيديا
دعونا نعيد صياغة السؤال حول المواد الغريبة في الفضاء غير الموجودة على الأرض. بدلاً من العناصر ، إذا نظرنا إلى المركبات ، فسنصل إلى paydirt. المركب هو أيضًا مادة نقية ولكنه يتكون من عنصرين كيميائيين أو أكثر مرتبطين معًا. تشمل المركبات المألوفة الماء (اثنان من الهيدروجين مرتبطان بأكسجين واحد) والملح (أحدهما صوديوم والآخر كلور).
مجموعة مختارة من الجزيئات (المركبات الكيميائية) بما في ذلك الماء الموجود في سديم الجبار الذي اكتشفه تلسكوب هيرشل الفضائي. الائتمان: ESA و HEXOS و HIFI Consortium E. Bergin
وجد علماء الفلك حول 220 مركب أو جزيئات في الفضاء الخارجي العديد منهم مع أشقاء على الأرض ولكن بعض الكائنات الفضائية. لا يتعين علينا البحث بعيدًا للعثور عليهم حيث تم تسليم القليل منها إلى عتبة بابنا مباشرةً مثل حزم صخرية تسمى النيازك. فيما يلي قائمة قصيرة بـ معادن جديدة التي تشكلت داخل الكويكبات (حيث تنشأ النيازك) في ظل ظروف مختلفة تمامًا عن تلك الموجودة على الأرض:
* بارينجريت - مركب معدني مصنوع من الحديد والنيكل والفوسفور
* أولدهاميت - معدن بني مصنوع من الكالسيوم والمغنيسيوم والكبريت
* كوسموكلور - معدن أخضر يحتوي على الكالسيوم والكروم والسيليكون والأكسجين
ماذا عن الأشياء الجديدة على الكواكب والمذنبات؟ اكتشف علماء الفلك مركبات في أجواء الكواكب العملاقة مثل كوكب المشتري وزحل وأورانوس ونبتون. سيلاني (السيليكون والهيدروجين) ، أرسين (الزرنيخ - الهيدروجين) و الفوسفين (الفوسفور - الهيدروجين) التي لا توجد بشكل طبيعي على الأرض. لقد ابتكر البشر الثلاثة في المختبر واستعملوها جيدًا في مختلف الصناعات بما في ذلك تصنيع أشباه الموصلات.
تم اكتشاف الهيليوم ، الغاز الذي يطفو بالوناتنا ، لأول مرة في طيف الشمس من قبل عالم الفلك الفرنسي بيير يانسن أثناء كسوف الشمس في عام 1868. وجده العلماء أخيرًا على الأرض في عام 1895. انقر لمعرفة قصة الهيليوم. الائتمان: بوب كينغ
ثم هناك براونلييت ، وهو مبيد سليزي من المنغنيز تم العثور عليه في عام 2003 في جسيمات الغبار المتساقطة بواسطة المذنب 26P / Grigg-Skjellerup. بالانتقال إلى ما وراء النظام الشمسي ، يرى علماء الفلك جزيئات كربون غير عادية طويلة السلسلة في الفضاء لا يمكن أن تتشكل على الأرض لأن الأكسجين قد يؤدي إلى تمزيقها. الفضاء هو ملاذهم الآمن.
لذا ، فإن الأرض هي الموقع في الكون حيث ستجد عناصر غريبة أكثر من أي مكان آخر. بفضل النشاط البشري والجزيئات المعقدة التي تلتحم معًا لتشكل الحياة ، فإن الأرض هي المكان الأكثر غرابة في الكون.
