Sự tổng hợp hạt nhân sao
Lí thuyết tổng hợp hạt nhân sao giải thích nguồn gốc của các nguyên tố hóa học và hàm lượng tương đối của chúng. Một bài báo công bố năm 1957, mang tiêu đề trìu mến B2FH (có tác giả là Geoffrey Burbidge, Margaret Burbidge, William Fowler và Fred Hoyle) lần đầu tiên làm sáng tỏ cách các nguyên tố được tổng hợp trong các lõi sao.
Ở sâu bên trong các sao, các hạt nhân hydrogen hợp nhất với nhau tạo thành helium. Khối lượng của một nguyên tử helium hơi nhỏ hơn chút xíu so với khối lượng tổng của các hạt nhân hydrogen tạo nên nó, và phần khối lượng dôi dư này được giải phóng dưới dạng năng lượng. Khi chúng cạn kiệt hydrogen trong lõi của chúng, các sao khối lượng lớn tổng hợp helium và rồi đến các nguyên tố nặng hơn, tạo ra các nguyên tố nặng cho đến sắt (số nguyên tử 26). Tuy nhiên, cuối cùng, ngay cả những ngôi sao đồ sộ nhất cũng cạn kiệt nhiên liệu mà chúng có thể tổng hợp. Ở những con quái vật sao như thế, lõi sao co lại bất ngờ và một sóng xung kích siêu tân tinh làm xé toạc ngôi sao, tạo ra nhiệt độ và áp suất cao trong thời gian ngắn cho phép các nguyên tố nặng hơn của bảng tuần hoàn được tạo ra và gieo rắc khắp không gian giữa các sao.
Một siêu tân tinh tán xạ phần lớn vật chất của ngôi sao chết ra khắp không gian. Trong sức nóng và cơn thịnh nộ của vụ nổ, các nguyên tố nặng hơn sắt được tổng hợp ra đời.
Các nguyên tố trên Trái Đất
Tình huống trên Trái Đất có lẽ chẳng khác mấy trong không gian. Ba nguyên tố dồi dào nhất trên bề mặt hành tinh chúng ta là oxygen, silicon và nhôm. Chúng kết hợp tạo thành các khoáng chất silicate bền tạo nên lớp vỏ. Nguyên tố phổ biến nhất của Trái Đất, sắt, chỉ dồi dào thứ tư trong lớp vỏ, vì những lí do từ hồi 4,6 tỉ năm trước.
Hệ mặt trời đã hình thành từ một đám mây lớn gồm khí và bụi rơi lên chính dưới lực hấp dẫn riêng của nó. Khi Mặt Trời ra đời tại tâm của hệ, bức xạ cường độ mạnh của ngôi sao trẻ đã đẩy các chất khí nhẹ dễ bay hơi ra tận biên giới xa xôi của hệ mặt trời: đây là lí do vì sao các hành tinh ở gần Mặt Trời có cấu tạo đất đá, còn các hành tinh ở xa thì là những hành tinh khí khổng lồ. Năng lượng giải phóng trong sự hình thành Trái Đất đủ để làm tan chảy toàn bộ hành tinh: các nguyên tố nặng như sắt chìm xuống lõi, và cái gọi là ‘siderophile’ (các kim loại ưa sắt như nickel) cũng chìm xuống chung. Các nhà khoa học cho rằng sự cân bằng độc đáo của các nguyên tố trên Trái Đất giữ một vai trò thiết yếu trong sự hình thành sự sống.
Hành tinh của chúng ta bị chia thành những lớp có tỉ trọng khác nhau từ thời xa xưa trong lịch sử của nó, để lại lớp vỏ Trái Đất thiếu hụt sắt và các kim loại đi kèm.
Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành | Dan Green
Bản dịch của Thuvienvatly.com
