Jag blir ofta frågad av studenter i min gruppundervisning astronomikurser om några nya element har hittats i yttre rymden okänd på jorden. Svaret på frågan är nej - naturen använder samma 98 naturliga element för att mode allt från de bekanta stjärnorna och planeterna till de i de längsta galaxerna vi kan se. Utanför en tillfällig förening eller mineral är jorden platsen där du hittar mer exotiska element än någon annanstans i universum.
Ett element är en ren substans tillverkad av bara en typ av atom. Det som skiljer ett element från ett annat är antalet protoner i kärnorna i dess atomer. Varje atom med sex protoner kommer alltid att vara kol, 79 protoner guld, 94 protoner plutonium och 1 proton väte. Protonnumret är också elementetsatomnummerpåperiodisk tabell över element. Element i tabellen är ordnade efter deras atomnummer.
De två vanligaste elementen är väte och helium, nummer 1 och 2 i den periodiska tabellen; tillsammans utgör de 98% av all synlig materia i universum. De återstående 2% inkluderar allt annat från lättviktenlitium (nummer 3) hela vägen upp tillcalifornium (98), det tyngsta naturliga elementet som finns på jorden och i stjärnorna. Kalifornien är instabil och "förfaller" till enklare element. Även om forskare gör det i labbet genom att bombarderaberkelium (97) med neutroner, finns spårmängder av detta mycket sällsynta element naturligt i rika uranavlagringar.
När jag gick på gymnasiet och studerade kemi slutade den periodiska tabellen över element på Lawrencium (103). För närvarande finns det 118 element, den senaste som skapats i labbet ärununoctium (You-nah-NOC-tee-um). Faktum är att alla element över 98 är konstgjorda, väckt liv i kärnreaktorer eller i partikelacceleratorförsök. De lever mycket korta liv. Med så många positivt laddade protoner som pressar mot varandra i sina kärnor bryts dessa element snabbt samman till enklare i en process som kallasradioaktivt avfall.
Tillbaka vid tidpunkten för Big Bang, när universum sprang ut, tillagades bara de enklaste elementen - väte, helium och spårmängder litium. Du kan inte bygga en planet från sådana fluffiga saker. Det tog den första generationen stjärnor, som bildades från dessa grundläggande byggstenar, för att syntetisera mer komplicerade element som kol, syre, svavel och liknande via kärnfusion i deras kärnor.
När stjärnorna exploderade som supernovaer sprängdes inte bara dessa helt nya element ut i rymden, utan den enorma värmen och trycket under sprängningen byggde ännu tyngre element som guld, koppar, kvicksilver och bly. Alla integrerades i en andra generation av stjärnor. Och en tredje.
De 2% av stjärngjorda element, som bland annat inkluderar kol, syre, kväve och kisel, gick för att bygga planeterna och blev senare viktiga för livet. Vi är gjorda av mycket bearbetat material du och I. Atomerna hos våra varelser har varit in och ut ur kärnorna i flera generationer av stjärnor. Tänk på detta bra och hårda och du kanske bara kommer i kontakt med din egen "inre stjärna".
Låt oss uppdatera frågan om exotiska material i rymden som inte finns på jorden. Istället för element, om vi tittar på föreningar, slår vi på paydirt. En förening är också en ren substans men består av två eller flera kemiska element som är sammanfogade. Kända föreningar inkluderar vatten (två väten förenade med en syre) och salt (en natrium och en klor).
Astronomer har hittat ungefär220 föreningar eller molekyler i yttre rymden många av dem med syskon på jorden men några främmande. Vi behöver inte leta långt för att hitta dem eftersom några få har levererats till vår dörr som steniga paket som kallas meteoriter. Här är en kort lista mednya mineraler som bildas i asteroider (där meteoriter har sitt ursprung) under förhållanden som skiljer sig mycket från de som finns på jorden:
* Barringerite - en metallisk förening gjord av järn, nickel och fosfor
* Oldhamite - brunt mineral tillverkat av kalcium, magnesium och svavel
* Kosmochlor - grönt mineral som innehåller kalcium, krom, kisel och syre
Vad sägs om nya saker på planeter och kometer? Astronomer har upptäckt föreningar i atmosfärerna av jätteplaneterna Jupiter, Saturn, Uranus och Neptune somsilan (Kisel-väte),arsin (arsenik-väte) ochfosfin (fosfor-väte) som inte finns naturligt på jorden. Människor har skapat alla tre i labbet och använt dem bra i olika branscher inklusive tillverkning av halvledare.
Och så finns detBrownleeite, en mangansilicid som hittades 2003 i en dammpartikel som kastades av kometen 26P / Grigg-Skjellerup. Att flytta bortom solsystemet ser astronomer ovanliga långkedjiga kolmolekyler i rymden som inte kunde bildas på jorden eftersom syre skulle riva dem isär. Rymden är deras säkra tillflyktsort.
Så jorden är platsen i universum där du hittar mer exotiska element än någon annanstans. Tack vare mänsklig aktivitet och de komplicerade molekylerna som slingrats samman för att bilda liv är jordens mest exotiska plats i universum.
