Les étudiants de mes cours d’astronomie en éducation communautaire me demandent souvent si de nouveaux éléments ont été trouvés dans l’espace inconnu sur Terre. La réponse à la question est non - la nature utilise les mêmes 98 éléments naturels pour tout façonner, des étoiles et des planètes familières à celles des galaxies les plus éloignées que nous puissions voir. En dehors d'un composé ou d'un minéral occasionnel, la Terre est l'endroit où vous trouverez plus d'éléments exotiques que partout ailleurs dans l'univers.
Un élément est une substance pure composée d'un seul type d'atome. Ce qui distingue un élément d'un autre est le nombre de protons dans le noyau de ses atomes. Tout atome avec six protons sera toujours du carbone, 79 protons d'or, 94 protons de plutonium et 1 proton d'hydrogène. Le nombre de protons est également lenuméro atomiquesur letableau périodique des éléments. Les éléments du tableau sont classés selon leur numéro atomique.
Les deux éléments les plus courants sont l'hydrogène et l'hélium, numéros 1 et 2 dans le tableau périodique; ensemble, ils représentent 98% de toute la matière visible dans l'univers. Les 2% restants comprennent tout le reste, du légerlithium (numéro 3) jusqu'àCalifornie (98), l'élément naturel le plus lourd trouvé sur Terre et dans les étoiles. Le californium est instable et «se désintègre» en éléments plus simples. Bien que les scientifiques réussissent au laboratoire en bombardantberkelium (97) avec les neutrons, des traces de cet élément très rare se trouvent naturellement dans les riches gisements d'uranium.
Quand j'étais au lycée pour étudier la chimie, le tableau périodique des éléments s'est terminé à Lawrencium (103). Il y a actuellement 118 éléments, le plus récent créé dans le laboratoire étantununoctium (you-nah-NOC-tee-um). En fait, tous les éléments au-delà de 98 sont artificiels, amenés à la vie dans des réacteurs nucléaires ou dans des expériences d'accélérateur de particules. Ils vivent des vies très courtes. Avec autant de protons chargés positivement poussant les uns contre les autres dans leurs noyaux, ces éléments se brisent rapidement en plus simples dans un processus appelédésintégration radioactive.
À l'époque du Big Bang, lorsque l'univers a vu le jour, seuls les éléments les plus simples - l'hydrogène, l'hélium et des traces de lithium - ont été cuisinés. Vous ne pouvez pas construire une planète à partir de ces choses moelleuses. Il a fallu la première génération d'étoiles, qui se sont formées à partir de ces blocs de construction de base, pour synthétiser des éléments plus complexes comme le carbone, l'oxygène, le soufre et autres via la fusion nucléaire dans leurs noyaux.
Lorsque les étoiles ont explosé en supernovae, non seulement ces nouveaux éléments ont été projetés dans l'espace, mais l'énorme chaleur et la pression pendant l'explosion ont construit des éléments encore plus lourds comme l'or, le cuivre, le mercure et le plomb. Tous se sont incorporés dans une deuxième génération d'étoiles. Et un troisième.
Les 2% d'éléments star-made, qui comprennent le carbone, l'oxygène, l'azote et le silicium entre autres, sont allés construire les planètes et sont devenus plus tard essentiels à la vie. Nous sommes faits de matériaux hautement transformés vous et moi. Les atomes de nos êtres ont été dans et hors des noyaux de plusieurs générations d'étoiles. Pensez à cela bien et durement et vous pourriez simplement entrer en contact avec votre propre «étoile intérieure».
Recadrons la question des matériaux exotiques dans l'espace non présents sur Terre. Au lieu d'éléments, si nous regardons les composés, nous frappons paydirt. Un composé est également une substance pure mais se compose de deux ou plusieurs éléments chimiques réunis. Les composés connus comprennent l'eau (deux hydrogènes joints à un oxygène) et le sel (un sodium et un chlore).
Les astronomes ont découvert220 composés ou des molécules dans l'espace extra-atmosphérique, beaucoup d'entre eux avec des frères et sœurs sur Terre mais certains extraterrestres. Nous n'avons pas à chercher bien loin pour les trouver, car quelques-uns ont été livrés à notre porte sous forme de colis rocheux appelés météorites. Voici une courte liste denouveaux minéraux qui se sont formés à l'intérieur des astéroïdes (d'où proviennent les météorites) dans des conditions très différentes de celles que l'on trouve sur Terre:
* Barringerite - un composé métallique en fer, nickel et phosphore
* Oldhamite - minéral brun en calcium, magnésium et soufre
* Kosmochlor - minéral vert contenant du calcium, du chrome, du silicium et de l'oxygène
Que diriez-vous de nouvelles choses sur les planètes et les comètes? Les astronomes ont découvert des composés dans les atmosphères des planètes géantes Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune commesilane (silicium-hydrogène),arsine (arsenic-hydrogène) etphosphine (phosphore-hydrogène) qui n’existent pas naturellement sur Terre. Les humains ont créé les trois dans le laboratoire et les ont mis à profit dans diverses industries, y compris la fabrication de semi-conducteurs.
Et puis il y aBrownleeite, un siliciure de manganèse trouvé en 2003 dans une particule de poussière libérée par la comète 26P / Grigg-Skjellerup. Au-delà du système solaire, les astronomes voient des molécules de carbone à longue chaîne inhabituelles dans l'espace qui ne pourraient pas se former sur Terre car l'oxygène les déchirerait. L'espace est leur refuge.
Ainsi, la Terre est l'endroit dans l'Univers où vous trouverez plus d'éléments exotiques que partout ailleurs. Grâce à l'activité humaine et aux molécules complexes qui s'enroulent pour former la vie, la Terre est l'endroit le plus exotique de l'univers.
