Роберт Гейзен - Історія Землі

Читачам, які намагаються зрозуміти, як влаштований космос, варто почати з наднових зірок, які подібно до Великого вибуху є прекрасними вихідними точками. Ясна річ, що Великий вибух неминуче призвів до утворення атомів водню, а атоми водню так само невідворотно породили перші зірки. Проте взагалі не очевидно, як самі зірки можуть привести до нашого сучасного живого світу. Велика воднева куля, хай навіть в її ядрі накопичуються важкі елементи, в тому числі й залізо, наче не дуже просуває нашу справу в якомусь цікавому напрямку.

Проте, коли вибухнули перші великі зірки, виникло дещо нове. Зруйновані космічні тіла засіяли простір елементами, які вони ж і створили. Особливо багато було елементів життя – вуглецю, кисню, азоту, фосфору та сірки. Достатньо було і магнію, кремнію, заліза, алюмінію та кальцію, які переважають у хімічному складі більшості поширені гірських порід і значна частка яких формує планети, схожі на Землю. Втім, у середовищі з неосяжно великою енергією, що вивільнилася у вибуху наднової, ці елементи поєдналися у новий і химерний спосіб, утворивши всю періодичну таблицю, тобто значно більше двадцяти шести елементів. Так з’явилися перші сліди більшості рідкісних елементів: дорогоцінні срібло та золото, неблагородні мідь та цинк, отруйні миш’як та ртуть, радіоактивні уран та плутоній. Ба більше, усі ці елементи вишпурнуло в космос, де вони могли «знайти» одне одного і об’єднатися в хімічних реакціях новим та цікавим способом.

Хімічна реакція відбувається, коли один звичайнісінький атом наштовхується на інший. Кожний атом має крихітне, проте масивне ядро з позитивним електричним зарядом, оточене одним чи кількома негативно зарядженими електронами у вигляді електронних хмарок. Окремі атомні ядра практично ніколи не взаємодіють, за винятком випадків, коли середовище нагадує скороварку в надрах зірки. Проте електрони одного атома постійно наштовхуються на електрони сусідніх атомів. Хімічна реакція відбувається, коли зустрічаються два або більше атомів і їхні електрони взаємодіють та перегруповуються. Таке перемішування та спільне користування електронами відбувається через певні комбінації електронів, зокрема найстійкішими є поєднання двох, десяти чи вісімнадцяти електронів.

У результаті перших хімічних реакцій, що відбулися після Великого вибуху, були спродуковані молекули – маленькі сполуки кількох атомів, що тісно пов’язані в одне ціле. Ще до того як атоми водню почали об’єднуватись у зірках, утворюючи гелій, у вакуумі глибокого космосу виникли молекули водню (H2), хімічно поєднані між собою два атоми водню. Кожен атом водню містить лише один електрон, і це досить хитке становище для всесвіту, в якому саме два електрони – це магічне число. Отже, коли зустрічаються два атоми водню, вони об’єднують ресурси для формування молекули із двох (магічне число) спарених електронів. Беручи до уваги надмір водню, який виник після Великого вибуху, можна виснувати, що молекули водню, безумовно, передували першим зіркам й існували в космосі з моменту виникнення атомів. Коли після вибуху першої наднової космос всіяло різноманіття елементів, сформувалося багато інших цікавих молекул. Одним із прикладів такої ранньої сполуки є вода (H2O), де два атоми водню поєднані з атомом кисню. Існує вірогідність, що молекули азоту (N2), аміаку (NH3), метану (CH4), оксиду вуглецю (CO) та діоксиду вуглецю (CO2) також збагачували простір навколо наднових зірок. Усі ці молекулярні сполуки зіграють ключову роль в утворенні планет та в походженні життя.

Потім виникли мінерали – мікроскопічні тверді зразки хімічної довершеності та кристалічної впорядкованості. Перші мінерали сформувалися лише там, де щільність мінералоутворювальних елементів була досить високою, а температури – достатньо низькими, щоб атоми змогли впорядкуватися в маленькі кристали. Через якихось декілька мільйонів років після Великого вибуху оболонки перших зруйнованих зірок, що розширювалися та охолоджувалися, стали ідеальним середовищем для таких реакцій. Крихітні монокристали чистого вуглецю – алмаз і графіт – можливо, були першими мінералами у всесвіті. Ці первісні кристали були схожі на тонкий пил – непримітно маленькі окремі зерна, але водночас, певно, досить великі, щоб додати космосу алмазного блиску. До цих кристалічних форм вуглецю незабаром приєдналися інші високотемпературні тверді речовини, які складалися з простіших елементів – магнію, кальцію, кремнію, азоту та кисню. Серед них були знайомі нам мінерали, наприклад корунд – хімічна сполука алюмінію та кисню, різновидом якої є щедро забарвлені рубін і сапфір, що так високо ціняться. Також з’явилася дуже маленька кількість силікату магнію – олівін – напівкоштовного каменю-оберегу для народжених у серпні, а ще муассаніту – карбіду кремнію, який у наші дні часто продають як дешевий аналог діаманта. Загалом міжпланетний пил містить, імовірно, дюжину таких первинних, або ур-мінералів [2] Ур-мінерали – вживаний в англомовній літературі термін, що означає первинні мінерали, або протомінерали. Частина «ур» походить від назви стародавнього континенту Ур, який сформувався 3 млрд років тому на початку архейського еону. . Отже, після вибуху перших зірок справи у всесвіті пішли цікавіше.