Източници на образуване на химични елементи в космоса. космическа химия
Космохимия Космохимията е наука за химичен съставкосмическите тела, законите за преобладаване и разпределение на химичните елементи във Вселената, процесите на комбиниране и миграция на атомите при образуването на космическата материя. Геохимията е най-изучаваната част от космохимията. Космохимията е наука за химичния състав на космическите тела, законите на разпространението и разпределението на химичните елементи във Вселената, процесите на комбиниране и миграция на атомите при образуването на космическата материя. Геохимията е най-изучаваната част от космохимията.
Химията на земята
Химическият състав на метеорита Химическите анализи на метеорити, паднали на нашата планета, дадоха забележителни резултати. Ако изчислим средното съдържание във всички метеорити на най-разпространените елементи на Земята: желязо, кислород, силиций, магнезий, алуминий, калций, то на техния дял се падат точно 94%, т.е. те са равни по състав на метеоритите, както при композицията на земното кълбо.
Химия на междузвездното пространство Не толкова отдавна науката приемаше, че междузвездното пространство е празнота. Цялата материя във Вселената е концентрирана в звездите и между тях няма нищо. Само в Слънчевата система, някъде по непознати пътеки, се скитат метеорити и техните мистериозни двойници комети. Не толкова отдавна науката прие, че междузвездното пространство е празнота. Цялата материя във Вселената е концентрирана в звездите и между тях няма нищо. Само в Слънчевата система, някъде по непознати пътеки, се скитат метеорити и техните мистериозни двойници комети. Химията на междузвездното пространство е изненадващо сложна. В космоса бяха открити най-простите радикали: например метин (CH), хидроксил (OH). Където има хидроксил, трябва да има вода и тя наистина е открита в междузвездното пространство. В космоса има вода, органични молекули (формалдехид), амоняк. Тези съединения, реагирайки едно с друго, могат да доведат до образуването на аминокиселини.
Лунна химия Лунните скали са особени - съставът им се влияе от липсата на кислород. На Луната не е имало свободна вода или атмосфера. Всички летливи съединения, възникнали по време на магмените процеси, излетяха в космоса. Каменните метеорити са съставени от прости силикати, броят на минералите в тях едва достига сто. В лунните скали има малко повече минерали, отколкото в метеоритите - вероятно няколкостотин. А на повърхността на Земята са открити повече от 3 хиляди минерала. Това показва сложността на земните химически процеси в сравнение с лунните.
Химическият състав на планетите Меркурий - най-близката планета до Слънцето, Меркурий е покрит със силикатни скали, подобни на тези на Земята. Съставът на атмосферата на Венера е около 97% въглероден диоксид (CO2), азот (N2) не повече от 2%, водна пара (H2O) около 1%, кислород (O2) не повече от 0,1%.
Химическият състав на планетите Атмосферата на тази планета се състои от въглероден диоксид, има малко азот, кислород и водни пари. Съветски и американски учени изпратиха автоматични изследователски станции и на Марс. Марс е студена, безжизнена, прашна пустиня. Най-интересните, невероятни и мистериозна планетаот гледна точка на химията това е Юпитер. Юпитер е 98% водород и хелий. Открити са още вода, сероводород, метан и амоняк.
Химическият състав на планетите Атмосферата на Уран се състои от приблизително 83% водород, 15% хелий и 2% метан. Подобно на други газови планети, Уран има облачни ивици, които се движат много бързо. Структурата и наборът от елементи, които изграждат Нептун, вероятно са подобни на Уран: различни "ледове" или втвърдени газове, съдържащи около 15% водород и малко количество хелий. Атмосферата на Сатурн е предимно водород и хелий.
МЕТАЛИ В КОСМОСА Днес титанът е най-важният структурен материал. Това се дължи на рядката комбинация от лекота, здравина и огнеупорност на този метал. На базата на титан са създадени много сплави с висока якост за авиацията, корабостроенето и ракетната техника. Титанът днес е най-важният структурен материал. Това се дължи на рядката комбинация от лекота, здравина и огнеупорност на този метал. На базата на титан са създадени много сплави с висока якост за авиацията, корабостроенето и ракетната техника.
Фулерени в космоса фулерени разклонени въглеводородни вериги фулерени разклонени въглеводородни вериги Фулерените са открити за първи път извън млечен пътФулерени са открити за първи път извън Млечния път Фулерени са открити в метеорити Фулерени са открити в метеорити
На Земята - кислород, в космоса - водород
Вселената има най-много водород (74% от масата). Запазен е от Големия взрив. Само незначителна част от водорода е успяла да се превърне в по-тежки елементи в звездите. На Земята най-често срещаният елемент е кислородът (46-47%). По-голямата част от него е свързана под формата на оксиди, предимно силициев оксид (SiO 2 ). Земният кислород и силиций произлизат от масивни звезди, които са съществували преди раждането на слънцето. В края на живота си тези звезди избухнаха в свръхнови и изхвърлиха формираните в тях елементи в космоса. Разбира се, продуктите от експлозията съдържат много водород и хелий, както и въглерод. Въпреки това, тези елементи и техните съединения са силно летливи. В близост до младото Слънце те се изпариха и бяха издухани от радиационното налягане до покрайнините на Слънчевата система.
Десетте най-често срещани елемента в галактиката Млечен път *
* Масова част на милион.
Общинско общообразователно заведение
Среден Общообразователно училище №7
Бугуруслан, Оренбургска област
Есе
по темата за:
"Космическа химия"
Изпълнено
Утегенов Тимур
7А ученик
2011
план:
Въведение;
Химия на Земята;
Химическият състав на метеоритите;
Химическият състав на звездите;
Химия на междузвездното пространство;
Начало на лунната химия;
Химическият състав на планетите;
Въведение
Ако обичаш да гледаш звездното небе,
Ако те привлича с хармонията си
И поразява с необятността си -
Значи имаш живо сърце, което бие в гърдите ти,
Така че може да резонира с най-вътрешното,
думи за живота на космоса.
Космическа химия – звучи смешно, но химията е пряко свързана с много човешки постижения в изследването на космоса.
б
Без усилията на много учени-химици, технолози, инженери-химици не биха били създадени невероятни структурни материали, които позволяват на космическите кораби да преодолеят гравитацията, свръхмощно гориво, което помага на двигателите да развият необходимата мощност, най-точните инструменти, инструменти и устройства, които гарантират работата на космическите орбитални станции.
За съжаление, човекът се е научил да използва само онези материали, които са на повърхността на Земята, но земните ресурси са изчерпани. Оттук и въпросът: "Има ли химически елементи в космоса, поне малко подобни на земните, и могат ли да бъдат използвани за собствени цели?". Това е актуалността на избраната от мен тема.
Цели на работата:
1. Изследвайте химията на планетите, звездите, междузвездното пространство.
2. Запознайте се с науката Космохимия.
3.Научете и разкажете за нови и интересни фактисвързани с космическата химия.
4. Използвайте придобитите знания в бъдеще.
Днес дори има отделна наука космохимия. Космохимията е наука за химичния състав на космическите тела, законите на разпространението и разпределението на химичните елементи във Вселената, процесите на комбиниране и миграция на атомите при образуването на космическата материя. Най-изучаваната част от космохимията е геохимията. Космохимията изучава предимно "студени" процеси на ниво атомно-молекулни взаимодействия на веществата, докато "горещите" ядрени процеси в космоса - плазменото състояние на материята, нуклеогенезата (процесът на образуване на химични елементи) вътре в звездите и др. се занимава основно с физика. Космохимия - нова областзнания, получили значително развитие през 2-рата половина на 20 век. главно благодарение на успеха на космонавтиката. Преди това изследванията на химичните процеси в космоса и състава на космическите тела се извършваха главно от спектрален анализрадиация от Слънцето, звездите и до известна степен от външните слоеве на планетарните атмосфери. Този метод направи възможно откриването на елемента хелий в Слънцето още преди да бъде открит на Земята.
1. Химия на Земята.
За геолозите, изследващи нашата планета, е най-важно да познават най-общите закони, които определят поведението на материята на повърхността на земната кора, в нейната дебелина и в дълбините на земното кълбо. Геологът не може да търси сляпо. Трябва предварително да знае къде може да намери желязо, къде – уран, къде – фосфор, къде – калий. Той трябва да знае какви условия създават въглеродни отлагания на Земята: къде да се търсят въглища, къде графит и къде диаманти. Геологът трябва да знае кои елементи се придружават един друг в земната кора, той трябва да знае законите на образуване на съвместни отлагания на различни елементи.
В сложни, грандиозни химични процеси, протичащи в земната кора и на нейната повърхност в продължение на стотици милиони години, продължаващи и до днес, елементи, подобни по своето положение в периодичната система, имат сходна геохимична съдба. Това позволява на геохимиците да проследят движението им в земната кора и да открият законите, които ги разпределят по повърхността на земята.
Съставът на земната кора включва:
Общо - 98,59%
Ако сравним наличните количества желязо, кобалт и никел на цялата Земя - елементи, стоящи един до друг в осмата група на периодичната система, се оказва, че земното кълбо се състои от желязо (атомен номер 26) с 36,9%, кобалт (атомен номер 27) с 0,2%, никел (атомен номер 28) с 2,9%.
Геохимичното поведение на различни елементи се определя основно от структурата на външните електронни обвивки в техните атоми, размера на атомите и съответните йони. Елементи със завършени външни електронни обвивки (благородни газове) съществуват само в атмосферата; те не влизат в химически съединения в естествени условия. Дори хелият и радонът, образувани по време на радиоактивния разпад, не се улавят напълно от скалите, но непрекъснато се отделят от тях в атмосферата. Редкоземните елементи, разположени в една клетка на масата, се срещат в природата почти винаги заедно. Цирконият и хафният винаги присъстват заедно в едни и същи руди.
Геолозите са наясно, че осмий и иридий трябва да се търсят на същото място като платината. IN периодичната таблицаМенделеев, те стоят заедно в осмата група и са също толкова неразделни по природа. Залежите на никел и кобалт придружават желязото, а в таблицата са в същата група и в същия период.
Основната дебелина на земната кора се състои от няколко минерала; всичко това са химични съединения на елементи, разположени главно в кратки периодии в началото и в края на всеки от дългите периоди на таблицата. Освен това сред тях преобладават леки елементи с малки серийни номера. Тези елементи съставляват по-голямата част от силикатните скали.
Елементите в периодичната таблица в средата на дълги периоди образуват рудни, най-често сулфидни, находища. Много от тези елементи се намират в родното състояние.
Както изобилието, така и геохимичното поведение на даден елемент (неговата миграция в земната кора) се определят от позицията му в периодичната система. Изобилието зависи от структурата на атомното ядро, геохимичното поведение - от структурата на електронната обвивка.
Следователно периодичната система от елементи е необходима на геохимиците. Без него геохимията не би могла да възникне и да се развие. Тази наука установява общи закономерности във взаимното съвместно съществуване на химичните елементи в скалите и рудите. Позволява на геолога да открие находища на минерали в земната кора.
Периодичният закон на Менделеев е надежден и изпитан компас на геохимик и геолог.
В началото на работата си казах, че ще говорим за химията на космоса, но по някаква причина започнах да говоря за химическия състав на Земята ... Но, първо, Земята също е небесно тяло и , второ, трябва да знаете химическия състав на Земята, за да го сравните със състава на метеоритите и други космически тела, които идват при нас на Земята от мистериозните дълбини на космоса.
2. Химичен състав на метеоритите.
Най-точният химични анализиогромен брой метеорити, паднали на нашата планета, дадоха забележителни резултати. Оказа се, че ако изчислим средното съдържание във всички метеорити на най-често срещаните елементи на Земята: желязо, кислород, силиций, магнезий, алуминий, калций, то точно 94% се падат на техния дял, т.е. те са равни по състав на метеорити, колко са в състава на земното кълбо.
ДА СЕ
Освен това се оказа, че в железните метеорити
желязо 91,0%,
кобалт 0,6%,
никел 8,4%.
Ако сравним тези числа с относителното разпределение на тези елементи по земното кълбо, дадено по-горе, получаваме напълно удивително съвпадение: оказва се, че на Земята от тези три елемента,
желязо 92%,
кобалт 0,5%,
никел 7,5%,
T
. Тоест както на Земята, така и в метеоритите тези елементи са в приблизително еднакви пропорции. Тези и много други открити съвпадения дадоха основание на учените да заключат, че материята на Земята и материята в небесата са еднакви. Състои се от същите елементи.
Всеки от елементите както на Земята, така и в метеоритите има почти еднакъв изотопен състав. Например многократните анализи на изотопния състав на сярата, извлечена от пепелта и лавата на множество вулкани, разположени в различни части на земното кълбо, показват, че сярата е една и съща навсякъде. Навсякъде съотношението между количествата на стабилните изотопи на сярата -32 и cspy-34 е еднакво. Равно е на 22,200. Изотопният състав на сярата от метеоритите, единствените представители на Космоса, достъпни за директно изследване, е абсолютно същият като на Земята.
Освен това се оказа, че най-често срещаните елементи са едни и същи. Дори съотношението между тях тук и там е еднакво. Редуването на елементи с четни и нечетни поредни номера в периодичната система също се наблюдава по същия начин тук и там. Може, разбира се, да се цитират още много примери, показващи голяма приликав поведението на химичните елементи на Земята и в космоса все още има много общи модели, които трябва да бъдат отбелязани.
Може ли да е случайно? Разбира се, че не.
Където и да идват случайни гости от Вселената при нас от Вселената - може би това са части от комети, принадлежали на Слънчевата система; може би това са фрагменти от малки планети; може би това са пратеници от извънземен звезден свят - едно нещо е важно: чрез химичния си състав, чрез съотношението между елементите, чрез онези химични съединения, открити в метеоритите, те ни казват, че действието на великия закон на Менделеев не се ограничава до границите на нашата планета. Същото е и за цялата Вселена, където могат да съществуват атоми с техните електронни обвивки. От този извод: „Материята е една навсякъде“.
3. Химичен състав на звездите.
елемент |
Количество (прибл.) |
Водород |
8300 |
Хелий |
1700 |
въглерод |
1,5 |
Азот |
0,9 |
Кислород |
9,0 |
Флуор |
0,028 |
Неон |
3,4 |
Магнезий |
0,49 |
Алуминий |
0,05 |
Силиций |
0,77 |
Фосфор |
0,0028 |
Сяра |
0,25 |
хлор |
0,014 |
Аргон |
0,07 |
Тази таблица показва само приблизителни числа, но има звезди, които имат повишено съдържаниеедин или друг елемент. Така са известни звезди с повишено съдържание на силиций (силициеви звезди), звезди, в които има много желязо (железни звезди), манган (манган), въглерод (въглерод) и др.. Звезди с аномален състав на елементите са доста разнообразни. В младите червени гигантски звезди е установено повишено изобилие от тежки елементи. В един от тях е установено повишено съдържание на молибден, 26 пъти по-високо от съдържанието му в Слънцето.
В дълбините на звездите, при немислими за Земята условия, при температура от стотици милиони келвини и непонятно огромно налягане протичат най-разнообразни ядрено-химични реакции.
В днешно време вече има една обширна област на науката, една завладяваща химия на недостъпното - ядрената астрохимия. Той изяснява най-важните въпроси за цялата наука: как са се образували елементите във Вселената, къде и какви елементи възникват, каква е тяхната съдба във вечното развитие на Вселената.
Методите на тази наука са необичайни. Той използва както наблюдение - изучава състава на звездните атмосфери с помощта на спектроскопия, така и експеримент - изучава реакциите на бързи частици в земни ускорители. Теоретичните изчисления позволяват на учените да надникнат в недрата на звездите, където вече са открити много интересни неща и се крият много мистерии.
Установено е например, че централни районизвезди, при свръхвисоки температури и налягания, където скоростта на "изгаряне" на водорода е особено висока, където количеството му е малко и съдържанието на хелий е високо, са възможни реакции между хелиевите ядра. Там се раждат загадъчните ядра на берилий - 8 (те изобщо не могат да съществуват на Земята), там възникват и най-издръжливите ядра: въглерод - 12, кислород - 16, неон - 20 и други ядра от "хелиевия" цикъл.
Намира се в звезди и такива ядрени химична реакцияпри които се произвеждат неутрони. И ако има неутрони, тогава можете да разберете как почти всички други елементи се появяват в звездите. Но много мистерии все още лежат пред науката по пътя. Разнообразието от звезди във Вселената е неразбираемо огромно.
IN
вероятно във всички звезди, достъпни за нашето наблюдение, преобладава водородът, но съдържанието на други елементи на звездите варира значително: в някои звезди, като високо съдържаниеотделни елементи в сравнение с обикновените звезди, че дори се наричат така в астрофизиката: "магнезиеви", "силициеви", "железни", "стронциеви", "въглеродни" звезди. Наскоро бяха открити дори "литиеви" и "фосфорни" звезди. Тези мистериозни разлики в състава на звездите тепърва ще бъдат обяснени.
Проследени са и изненадващи механизми за образуване на нови ядра. Оказва се, че не само благодарение на свръхвисоките температури, ядрата имат толкова висока енергия, че са в състояние да преодолеят електростатичното отблъскване и да реагират едно с друго. Много елементи по този начин изобщо не могат да бъдат формирани.
Деутерий, литий, берилий, бор, при високата температура, която съществува вътре в звездите, реагират много бързо с водорода и незабавно се унищожават. Тези елементи във Вселената се „варят“ в студени „кухни“, може би на повърхността на звездите в звездни атмосфери, където мощни електрически и магнитни полета, ускоряване на частиците до свръхвисоки енергии.
Звездните „фабрики“, където се създават елементи, поставят пред учените странни загадки, свързани с мистериозните частици неутрино. Учените започват да подозират, че ролята на тези неуловими призрачни частици далеч не е толкова безразлична, колкото изглеждаше съвсем наскоро. Оказа се, че са възможни такива ядрено-химични процеси, при които по-голямата част от енергията, образувана в звездата, се отвежда не под формата на радиация, а само с неутрино.
Но за една звезда това означава катастрофа. Звездата съществува в състояние на равновесие поради налягането на звездния газ и светлинното налягане, които балансират силите на гравитацията. Ако енергията започне да се отвежда от вътрешността на звездата само с неутрино, които проникват в дебелината на звездните тела без съпротивление, със скоростта на светлината, тогава звездата ще бъде моментално компресирана от силите на гравитационното привличане.
Може би така се образуват досега неразбираеми звезди - бели джуджета, плътността на материята в които може да достигне много хиляди тона на 1 cm3. Може би такива процеси пораждат онези гигантски катастрофи, при които се раждат свръхнови.
Но няма съмнение, че тази, една от най-големите мистерии на природата, ще бъде разгадана. Ще научим и тайната на запасите от водород в звездите и в световното пространство, ще открием процесите, водещи до неговото образуване и до образуването на "млади" водородни звезди.
Въпросът за появата на свръхнови във Вселената е изключително важен. Загадката как се ражда такова колосално количество енергия, което е в състояние да разпръсне звезда и да я превърне в мъглявина, трябва да бъде решена. Точно това се случи например през 1054 г. Свръхнова пламна в съзвездието Телец и, избледнявайки, се превърна в мъглявината Рак.
В наше време тази мъглявина вече се простира на стотици милиарди (1012) километра. Най-интересното е, че избликът на свръхновата, постепенно избледнявайки, губи яркостта си, сякаш се състои от калифорнийския изотоп - 254. Неговият полуживот е 55 дни. - точно съвпада с периода на намаляване на яркостта на свръхновите.
Но може би основната задачаастрохимия - за да разберете как възниква водородът във Вселената. В края на краищата в безброй звездни светове има непрекъснато унищожаване на водорода и общите му запаси във Вселената трябва да намалеят.
И много учени на Запад стигнаха до болезненото и мрачно заключение за "водородната смърт" на Вселената. Те вярват, че звездите във Вселената изчезват една след друга, след като са изчерпали запасите си от водород. И тези преди това ярко блестящи светила един след друг се превръщат в студени мъртви светове, които са предназначени завинаги да се втурват в космоса.
Мрачното заключение за "водородната смърт" на Вселената е логично порочно и неправилно. Опровергават го експериментални факти, постиженията на съвременната наука – химията на Вселената.
Постиженията на науката, които ни запознаха с тайните на недостъпните звезди, техния състав, природа, мистериозни процеси, протичащи в техните дълбини, се основават на познанието за природата на атома, неговата структура. Това знание е въплътено в периодичния закон на Менделеев. Но не трябва да се мисли, че периодичният закон завинаги ще остане замразен и непроменен. Не, то се развива само, включително все повече и повече повече съдържание, отразявайки по-дълбоко и по-точно истината за законите на природата.
Законът за периодичността е характерен и за структурата на атомните ядра. Това ни позволява да се надяваме на окончателно решение за относителната устойчивост на елементите в света и за състава на всички небесни тела.
4. Химия на междузвездното пространство.
Не толкова отдавна науката прие, че междузвездното пространство е празнота. Цялата материя във Вселената е концентрирана в звездите и между тях няма нищо. Само в Слънчевата система, някъде по непознати пътеки, се скитат метеорити и техните мистериозни двойници комети.
Изненадващо сложни и неочаквани са пътищата на раждането на една от науките на бъдещето - химията на космоса. В мъртвите и ужасни години на фашистката окупация в малкото холандско градче Лайден, на тайна среща на нелегален научен кръг, младият студент Ван де Холст направи доклад. Въз основа на теорията за структурата на атома (която, както вече знаем, е разработена от науката на базата на периодичния закон на Менделеев), той изчислява каква трябва да бъде най-дългата вълна в емисионния спектър на водорода. Оказа се, че дължината на тази вълна е 21 см. Тя принадлежи към късите радиовълни. За разлика от добре проучения видим спектър, излъчван от горещ водород, неговото радиоизлъчване може да възникне и при ниски температури.
Ван де Холст изчисли, че на Земята такова излъчване във водороден атом е малко вероятно. Необходимо е да се изчакат много милиони години, докато настъпи движението на електрони във водородния атом, което е придружено от излъчване на радиовълни с дължина 21 cm.
В своя доклад младият учен направи предположение: ако водородът присъства в безкрайното пространство на света, човек може да се надява да го открие чрез радиация с дължина на вълната 21 см. Тази прогноза се оправда. Оказа се, че от огромните дълбини на Вселената удивителни радиосъобщения за тайните на Вселената, които междузвездният водород ни носи, винаги идват до нас на Земята, без да спират нито през нощта, нито през деня, на вълна от 21 см.
Вълна от 21 см се втурва към нашата планета от толкова отдалечени кътчета на Вселената, че са нужни хиляди и милиони години, докато достигне антените на радиотелескопите. Тя каза на учените, че няма празнини в космоса, че има невидими за окотооблаци от космически водород, които се простират от една звездна система до друга. Дори беше възможно да се определи степента и формата на тези натрупвания на водород. За вълна от 21 см в световното пространство няма бариери. Дори черни, непроницаеми облаци от космически прах, които крият огромни области на Млечния път от погледа на изследователя, са напълно прозрачни за студеното излъчване на водорода. И тези вълни сега помагат на учените да разберат природата на веществото, от което са изградени далечните звезди не само в Млечния път, но и в най-отдалечените мъглявини, които лежат на самия край на частта от Вселената, достъпна за нас .
Огромните звездни светове, разделени от разстояния в празно безгранично пространство, сега са свързани в едно цяло от гигантски водородни облаци. Трудно е да се проследи приемствеността в развитието на научните идеи, но няма съмнение, че има пряка и непрекъсната връзка между смелото предсказание на млад холандски студент и великата идея на Менделеев. Ето как е открит водородът в междузвездното пространство.
Безграничното пространство на света не може да се счита за празно. Сега, освен водород, в него са открити много други елементи.
Химията на космоса е много странна. Това е химия на свръхвисок вакуум. Средната плътност на материята в космоса е само 10-24 g/cm3. Такъв вакуум все още не може да бъде създаден в лабораториите на физиците. критична роляатомният водород играе роля в химията на космическото пространство. Следващият най-често срещан е хелият, десет пъти по-малко; Вече са открити кислород, неон, азот, въглерод, силиций - те са нищожни в открития космос.
Оказа се, че ролята на междузвездната материя във Вселената е огромна. Той представлява, поне в рамките на нашата Галактика, почти половината от цялата материя, останалата част е в звездите.
В химията на междузвездното пространство последните годиниса направени невероятни открития. Всичко започна, когато сложна молекула цеаноацетилен (HC3N) беше неочаквано открита в космоса. Космохимиците нямаха време да обяснят как органична молекула с толкова сложен състав и структура възниква в междузвездното пространство, когато изведнъж, с помощта на радиотелескоп в съзвездието Стрелец, гигантски облаци от най-често срещаните на Земята и напълно неочаквани за беше открито космическо химично съединение - мравчена киселина (HCOOH). Следващото откритие беше още по-неочаквано. Оказа се, че в открития космос има облаци от формалдехид (HCOH). Това само по себе си вече е доста изненадващо, но фактът, че различните космически формалдехидни облаци имат различен изотопен състав, остава напълно необясним. Като че ли историята на междузвездната среда в различни частиГалактиките са различни.
След това дойде още по-странно откритие: амоняк (NH3) беше намерен в малък облак от междузвезден прах, разположен някъде към центъра на нашата Галактика. Чрез интензитета на радиоизлъчването на космическия амоняк дори беше възможно да се измери температурата на този регион на космоса (25 K). Загадката на космическия амоняк е, че той е нестабилен при тези условия и се разрушава от ултравиолетовото лъчение. Това означава, че той интензивно възниква - формира се в пространството. Но как? Засега това е неизвестно.
Химията на междузвездното пространство се оказа изключително сложна. Вече са открити молекули формамид – шестатомни молекули, състоящи се от атоми на четири различни елемента. Как възникват? Каква е съдбата им? Открити са и молекули на метилцианид (CH3CN), въглероден дисулфид (CS2), въглероден сулфиден оксид (COS), силициев оксид (SiO).
Освен това в космоса са открити най-простите радикали: например метин (CH), хидроксил (OH). Когато беше установено съществуването на хидроксил, беше предприето търсене на вода. Където има хидроксил, трябва да има вода и тя наистина е открита в междузвездното пространство. Това откритие е особено интересно и важно. В космоса има вода, има органични молекули (формалдехид), има амоняк. Тези съединения, реагирайки помежду си, могат да доведат до образуването на аминокиселини, което беше потвърдено експериментално при земни условия.
Какво още ще бъде открито в междузвездната "празнота"? Съдържа повече от 20 комплекса химични съединения. Вероятно ще бъдат открити и аминокиселини. Удивителните космически облаци от органични съединения, като облака от цианоацетилен в съзвездието Стрелец, са доста плътни и обширни. Изчислението показва, че такива облаци трябва да бъдат компресирани под действието на гравитационните сили. Не е ли възможно абсолютно фантастичното предположение, че планетите по време на формирането си вече съдържат сложни органични съединения- основата на примитивните форми на живот? Може би става съвсем приемливо да се обсъжда сериозно привидно напълно невъзможният въпрос: „Какво е по-старо - планетите или животът на тях?“ Разбира се, трудно е да се предположи какъв ще бъде отговорът на него. Едно е ясно – за науката няма неразрешими въпроси.
Нова наука възниква пред очите ни. Трудно е да се предвиди пътя на неговото развитие и да се предвиди до какви още по-удивителни открития ще доведе космическата химия.
5. Началото на лунната химия.
М
Преди много години, през 1609 г., Галилео Галилей за първи път насочва телескоп към небето. Лунните „морета“ му се явиха в рамка от брегове от бял камък. След наблюденията на Галилей за дълго времесмятало се, че лунните „морета“ са пълни с вода. Говореше се дори, че животът на Луната е по-приятен от този на Земята. Известен астроном от 18 век Уилям Хершел пише: „Що се отнася до мен, ако трябва да избирам дали да живея на Земята или на Луната, не бих се поколебал нито за минута, бих избрал Луната“.
Мина време. Информацията за Луната ставаше все по-точна. През 1840 г. лунната повърхност за първи път е показана на фотографска плака. През октомври 1959 г. съветският космическа станция"Луна - 3" предаде на Земята изображение на обратната страна на Луната. А на 21 юли 1969 г. върху повърхността на Луната е отпечатан човешки отпечатък. Американски космонавти, а след това и съветски автоматични станции, донесоха лунни камъни на Земята.
Лунните камъни са специални - съставът им се влияе от липсата на кислород. В тях не се срещат метали по-високи степениокисление, желязото се среща само двувалентно. На Луната не е имало свободна вода или атмосфера. Всички летливи съединения, възникнали по време на магматични процеси, излетяха в космоса и не можа да възникне вторична атмосфера. Освен това на Луната процесът на топене (образуването на кората) протича много бързо и при по-високи температури: 1200 - 1300°C, докато тези процеси на Земята протичат при 1000 - 1100°C.
Луната винаги е обърната към Земята с една страна. В ясна нощ върху него се виждат тъмни петна - лунните "морета", които Галилей открива. Те заемат около една трета от видимата страна на Луната. Останалата част от повърхността му е планина. Освен това от отсрещната страна почти няма невидими за нас „морета“. Скалите, които изграждат високата планина обратна странана нощното светило и "континента" от видимата ни страна, по-лек от скалите на "моретата".
з
и Луната няма дълги линейни хребети, както на Земята. Там се издигат пръстеновидни структури - високи (до няколко километра) стени на огромни вулканични циркуси - кратери. Големите кратери с диаметър няколко километра проследяват родословието си от вулкани. Тяхната лава, изливайки се в ниски места, образува колосални езера от лава - това са лунните "морета". Много кратери с диаметър по-малък от километър вероятно са създадени от удари на метеорити или скали, повдигнати от експлозивния вулканизъм на Луната. Това предположение се потвърждава през 1972 г. Метеорит пада на Луната и образува нов кратер с диаметър 100 m. Метеоритът задейства сеизмични инструменти на Луната. Това дава възможност да се определи дебелината на лунната кора и да се научи за нейната дълбока структура.
И лунните планини, и кратерите, и лунните „морета“ образуват „лунен пейзаж“. Много е възможно Земята в ранната епоха от своята геоложка история да е била разядена от кратери и да е била подобна по пейзаж на днешната Луна. Но мощните процеси на разрушаване на скалите, присъщи на Земята, погребаха първичния релеф под дебелината на седиментите. Разрушаването на земните скали - изветрянето - става под въздействието на вода, живи организми, кислород, въглероден диоксид и др. химични факторикакто и температурни промени. На Луната няма атмосфера, няма вода, няма организми, което означава, че процесът на окисление, подобно на други химични реакции, почти липсва там. Следователно лунните скали претърпяват основно физическо и механично раздробяване, докато земните скали, когато се разрушат, претърпяват дълбоко химическо преструктуриране. Лунните скали се превръщат в прах под въздействието на рязка промяна в температурата между лунния ден и лунната нощ. Скалите се влияят както от галактическата радиация, така и от "слънчевия вятър" - радиацията на Слънцето. Не трябва да забравяме и метеоритите, които се блъскат в повърхността на Луната с голяма скорост. В резултат на всички тези процеси върху плътните скали на Луната възникна слой от финозърнеста лунна почва. Покрива "моретата" с мощен слой. Съществува и на повърхността на високопланинските континентални райони на Луната.
Галактическото лъчение прониква на около метър в тялото на Луната, а в скалите под въздействието на протони се случват ядрени трансформации. Поради бомбардирането от протони, на Луната често се срещат радиоактивни изотопи (23AI, 22Na и др.), които почти липсват в земните скали. Има и други разлики. Например лунните скали съдържат повече аргон от земните. И още една химическа характеристика - на Луната по всяка вероятност няма минерални находища. Факт е, че хидротермалните разтвори са необходими за образуването на рудни тела и никога не е имало свободна вода в дебелината на Луната. Но някои лунни камъни съдържат около 10% титан.
Камъни от космоса - метеоритите са познати на хората отдавна. Но първите парчета от скалите на Луната дойдоха при нас съвсем наскоро. Донесени са на Земята от американски астронавти. Космически кораби"Аполо" и съветските автоматични станции "Луна - 16" и "Луна - 20". Удивително е да държиш парче от луната в ръцете си! Учените говорят за лунния камък от векове, поетите са го пели, толкова много е писано за него! И едва в наши дни на човека се предостави изключителна възможност да сравни материалния състав на земните, метеоритните и лунните камъни.
Каменните метеорити са съставени главно от прости силикати, броят на минералите в тях едва достига сто. В лунните скали има малко повече минерали, отколкото в метеоритите - вероятно няколкостотин. А на повърхността на Земята са открити повече от 3 хиляди минерала. Това показва сложността на земните химически процеси в сравнение с лунните.
Тук е уместно да припомним, че елементарният химичен състав на каменните метеорити (хондрити) е много подобен на състава на Слънцето. В каменните метеорити и на Слънцето изобилието от химични елементи и съотношенията между тях са практически еднакви (с изключение на газовете, които са се изпарили при образуването на метеоритите). Всички химически елементи, открити на Слънцето, се намират и в метеоритите. Освен това съотношението Si/Mg е еднакво както на Слънцето, така и в метеоритите и е близко до единица. Когато се оказа, че доставените от лунните „морета“ камъни се оказаха фрагменти от базалтови скали, стана ясно, че лунната кора има много общо със Земята.
Лунните базалти, изригнали по време на лунния вулканизъм, имат малко по-различен химичен състав от хондритите. Така съотношението Si/Mg в тях не е равно на единица, а приблизително 6 (както в земните базалти). Съставът на тези скали вече не съответства на първичния състав на Слънцето, но те са били разтопени от лунна материя, много близка до каменистите метеорити. Достатъчно е да се каже, че средната плътност на Луната е същата като тази на каменните метеорити – 3,34 g/cm3. Земята, от друга страна, има плътност над 5 и все пак земната кора е съставена главно от базалти. Така че Луната вероятно е лишена от тежко желязно ядро.
И
по този начин лунните „морета“ са съставени от базалтова лава и са покрити с финозърнеста почва със същия състав. Но в детайли едното "море" се различава от другото. Морето на изобилието, например, се състои от базалти, където титанът е около 3%, а в базалтите на Морето на спокойствието титанът е до 10%. Тук се намира под формата на минерала илменит. Морските лунни базалти са богати на желязо – до 18%, докато в земните то обикновено е около 7%. В лунните базалти, в сравнение със земните, има повишено съдържание на уран, торий и калий. Тези радиоактивни елементи причиняват лунен вулканизъм.
Във високите части на Луната не преобладават базалтите, а други скали, така наречените анортозити, състоящи се главно от минерала анортит. На Земята такива скали се намират сред най-древните скали на планински щитове. Сухоземните анортозити имат почтена възраст – достигат до 3,5 милиарда години. Всички анортозити, включително лунните, съдържат много алуминий и калций и малко желязо, ванадий, манган, а също и титан. Междувременно в "морските" лунни базалти съдържанието на желязо и титан е много високо.
Откриването на метод за образуване на лунни анортозити би изяснило земните геоложки процесидалечно минало. Може да се предположи, че анортозитите възникват по време на кристализационната диференциация на габро-базалтовата магма. На Луната анортозитът кристализира при много бързото изливане на магма във вакуума на космоса. Всичко предполага, че водата е необходима за образуването на анортозит и топлина. Лунната магма е била гореща, но има признаци, че е имала малко летливи компоненти: вода, газове, въглероден диоксид. Вярно е, че такива летливи съединения могат лесно да избягат от Луната в космоса.
Все още има много неясноти относно произхода на анортозитите, но междувременно откриването на тези скали в лунните планини съживи старите геоложки идеи за първичната анортозитна кора на Земята.
Концентрацията на никел в скалите на Луната е много интересна. Той е оскъден в монолитните морски базалти. Но в почвата (натрошена скала) е с половин порядък по-голяма. А анортозитите на континенталните райони на Луната съдържат много никел не само в почвата, но и в скалните късове. И най-интересното е, че в почвата е открито пулверизирано метално желязо, съдържащо никел. По всяка вероятност това са частици от металната фаза на метеоритите. Беше възможно да се изчисли, че 0,25% от тази желязна сплав или 2,5% от каменистото метеоритно вещество се намира в лунната почва. Това означава, че много милиони тонове материя са донесени на Луната от космоса. С помощта на лунни камъни, доставени на Земята, беше определена абсолютната "геологична" възраст на нашата нощна звезда. Оказа се, че Луната е на около 4,6 * 109 години, т.е. тя е на същата възраст като земята. В същото време отделните кристални скали (главно базалти от лунните „морета“) са с милиард години по-млади: те са на възраст около 3,0 * 109 години.
6. Химичен състав на планетите.
СЪС
знанията за химията на планетите нарастват много бързо. През последните години научихме много за законите на химичните трансформации на материята и нейния състав в мистериозни далечни светове - нашите съседи във Вселената.
живаке най-близката до Слънцето планета. Но какво се случва на планетата, ние все още знаем много приблизително. Масата му е твърде малка (0,054 Земя), температурата от слънчевата страна е твърде висока (повече от 400 ° C) и молекулите на всеки газ напускат повърхността на планетата с голяма скорост, летейки в открития космос. Вероятно Меркурий е покрит със силикатни скали, подобни на тези на Земята.
На ВенераСъветските учени изпратиха няколко автоматични лаборатории.
T
Вече е получена надеждна информация за химичния състав на нейната атмосфера и за условията на нейната повърхност.
Изпратените от Земята съветски автоматични междупланетни станции Венера-4, Венера-5 и Венера-6 направиха директен анализ на състава на атмосферните газове, измериха налягане и температура. Получената информация е предадена на Земята.
съставът на атмосферата на тази планета вече е надеждно известен:
въглероден диоксид (CO 2 ) около 97%,
азот (N 2) не повече от 2%,
водна пара (H 2 O) около 1%,
кислород (O 2) не повече от 0,1%.
Животът на повърхността на Венера е невъзможен. Термометърът на космическата лаборатория показва температура около 500 o C, а налягането е около 100 atm.
Повърхността на Венера е (почти вероятно) гореща, скалиста пустиня.
СЪС
Съветски и американски учени изпратиха автоматични изследователски станции и Марс. Дори когато са разделени от десетки милиони мили празно пространство, Марс и Земята са в мистериозна връзка. Установено е, че атмосферата на тази планета се състои почти от въглероден диоксид, има малко азот, кислород и водни пари. Атмосферата на Марс е много разредена, нейното налягане върху повърхността е повече от 100 пъти по-малко, отколкото на Земята. На Марс преобладават температури под 0 ° C, огромните дневни температурни колебания причиняват ужасни прашни бури. Повърхността на планетата, подобно на Луната, е покрита с много кратери. Марс е студена, безжизнена, прашна пустиня.
Най-интересната, невероятна и мистериозна планета от гледна точка на химията е Юпитер. Наскоро беше открито радиоизлъчването на Юпитер. Какви процеси могат да генерират радиовълни на този студен гигант е мистерия. Теоретиците са изчислили, че ядрото на планетата трябва да е течно. Той е заобиколен от обвивка от метален водород, където цари налягане от един милион атмосфери. Учените упорито се опитват да получат метален водород в лаборатории. Въз основа на термодинамични изчисления те са уверени в успеха.
Юпитер е обвит в плътна атмосфера с дебелина десетки хиляди километри. Химиците са открили много различни съединения в атмосферата на Юпитер. Всички те, разбира се, са построени в пълно съответствие с периодичния закон. Юпитер е 98% водород и хелий. Открити са също вода и сероводород. Открити са следи от метан и амоняк. Средната плътност на Юпитер е много ниска – 1,37 g/cm3.
Е
Физиците изчислиха, че вътрешното ядро на Юпитер трябва да е много горещо. Тя получава малко топлина от Слънцето – 27 пъти по-малко от Земята, като в същото време отразява 40% обратно в космоса. Но излъчва четири пъти повече, отколкото поглъща. Откъде Юпитер взема излишната енергия, как възниква, не е известно. Термоядрените процеси върху него са невъзможни. Може би този излишък на енергия е енергията на свиването на планетата?
Външната повърхност на Юпитер е много студена - от -90 до -120°C. Следователно трябва да има области в атмосферата, където условията се различават малко от тези на Земята. Дебелината на такава зона никак не е малка, около 3000 км. Температурните колебания в тази зона варират от -5 до +100°C. Водата тук трябва да е течна, а другите атмосферни съединения трябва да са газообразни.
Астрономите смятат, че външната страна на Юпитер е покрита с облачна обвивка, състояща се от твърди частици лед и амоняк. Ето защо блести толкова ярко в небето. През телескоп на повърхността на Юпитер ясно се виждат ленти от мистериозни облаци, носещи се с гигантски скорости. Това е царството на ураганите и чудовищните гръмотевични бури.
Учените се опитаха да пресъздадат атмосферните условия на Юпитер в лабораторията. Резултатите бяха неочаквани. Под въздействието на електрически разряди (гръмотевични бури), йонизиращи и ултравиолетова радиация (слънчева светлинаи космически лъчи) в газова среда, подобна по състав на атмосферата на Юпитер, възникват сложни органични съединения: урея, аденин, въглероден диоксид, дори някои аминокиселини и сложни въглеводороди. В допълнение, цианополимери на червено и оранжев цвят. Техните спектри се оказаха подобни на спектъра на мистериозното червено петно на Юпитер. Пред учените възникна въпросът: има ли живот на Юпитер? За нашите земни организми атмосферата на тази планета е отрова. Но може би това е зона на първични форми на живот, океан от предбиологични съединения, необходими за появата на най-примитивните, най-простите форми на живот? Или може би вече са там?
СЪС
син цвят уране резултат от поглъщането на червена светлина от метан в горните слоеве на атмосферата. Вероятно съществуват облаци с други цветове, но те са скрити от наблюдателите от покриващ слой метан. Атмосферата на Уран (но не и Уран като цяло!) се състои от около 83% водород, 15% хелий и 2% метан. Подобно на други газови планети, Уран има облачни ивици, които се движат много бързо. Но те са твърде трудни за разграничаване и се виждат само на изображения с висока разделителна способност, направени от Вояджър 2. Последните наблюдения на HST направиха възможно да се видят големи облаци. Има предположение, че тази възможност се е появила поради сезонни ефекти, защото не е трудно да се разбере, че зимата се различава значително от лятото на Уран: цялото полукълбо се крие от Слънцето за няколко години през зимата! Уран обаче получава 370 пъти по-малко топлина от Слънцето, отколкото Земята, така че и там не става горещо през лятото. Освен това Уран излъчва не повече топлина, отколкото получава от Слънцето, следователно и най-вероятно вътре е студено.
СЪС
утрояване и набор от компоненти Нептунелементи вероятно са подобни на Уран: различни "ледове" или втвърдени газове, съдържащи около 15% водород и малко количество хелий. Подобно на Уран и за разлика от Юпитер и Сатурн, Нептун може да няма ясна вътрешна стратификация. Но най-вероятно има малко твърдо ядро (равно на масата на Земята). Атмосферата на Нептун е предимно метан: Син цвятНептун е резултат от поглъщането на червена светлина в атмосферата от този газ, както при Уран. Като типична газообразна планета, Нептун е известен с големи бури и вихри, бързи ветрове, духащи в ограничени ивици, успоредни на екватора. На Нептун, най-бързите ветрове в Слънчевата система, те ускоряват до 2200 км/ч. На Нептун духат ветрове на запад, срещу въртенето на планетата. Обърнете внимание, че за гигантските планети скоростта на потоците и теченията в техните атмосфери се увеличава с разстоянието от Слънцето. Този модел все още не е обяснен. На снимките можете да видите облаци в атмосферата на Нептун Подобно на Юпитер и Сатурн, Нептун има вътрешен източник на топлина - той излъчва повече от два пъти и половина повече енергия, отколкото получава от Слънцето.
Химичен състав Плутонсъщо не е известно, но неговата плътност (около 2 g/cm3) показва, че вероятно е съставен от смес от 70% скала и 30% воден лед, подобно на Тритон. Светлите участъци на повърхността могат да бъдат покрити азотен ледмалки добавки от (твърд) метан, етан и въглероден окис. Съставът на тъмните области на повърхността на Плутон не е известен, но може да е създаден от първичен органичен материал или от фотохимични реакции, предизвикани от космически лъчи. Малко се знае за атмосферата на Плутон, но е вероятно тя да е предимно азот с малки количества въглероден окис и метан.
А
Атмосферата на Сатурн е предимно водород и хелий. Но поради особеностите на формирането на планетата, по-голяма част от Сатурн, отколкото на Юпитер, пада върху други вещества. Вояджър 1 установи, че около 7 процента от обема на горната атмосфера на Сатурн е хелий (в сравнение с 11 процента в атмосферата на Юпитер), докато почти цялата останала част е водород.
Удивителните постижения на космическата химия позволиха да се започне изследване на процесите, протичащи на повърхността на далечни, все още недостъпни светове. Това води до един много важен извод: най-красивата планета е нашата родна Земя. Задължение на всеки човек е да се грижи за всичките му богатства и красота.
Заключение
Нашите познания за химичния състав на Вселената идват от спектроскопските изследвания на излъчванията на Слънцето и звездите, анализа на метеорити и от това, което знаем за състава на Земята и другите планети. Спектроскопските наблюдения позволяват да се установят елементите, отговорни за излъчването, и от внимателен анализ на интензитетите на спектралните линии могат да се направят груби оценки на относителните количества на различни елементи, присъстващи във външните части на излъчваното тяло. Получените по този начин данни потвърждават предположението, че Вселената се състои от едни и същи елементи. И представените данни го доказват.
Библиография.
1. Интернет;
2. Г. Хенкок, Р. Баувал, Дж. Григсби "Тайните на Марс"
3. В. Н. Демин "Тайните на Вселената"
„Звярът и птицата, звездите и камъкът – всички сме едно, всички сме едно…“ – промърмори Кобрата, свали качулката си и също се олюля. - Змията и детето, камъкът и звездата - всички сме едно...
Памела Травърс. "Мери Попинз"
За да се установи преобладаването на химичните елементи във Вселената, е необходимо да се определи съставът на нейната материя. И той е концентриран не само в големи обекти - звезди, планети и техните спътници, астероиди, комети. Природата, както знаете, не толерира празнотата и следователно космическото пространство е отвъд пълен с междузвезден газ и прах. За съжаление, само земната материя (и само тази, която е „под краката ни“) и много малко количество лунна почва и метеорити, фрагменти от някога съществували космически тела, са ни достъпни за директно изследване.
Как да определим химическия състав на обекти на хиляди светлинни години от нас? Получаването на цялата необходима информация стана възможно след разработването през 1859 г. от немските учени Густав Кирхоф и Роберт Бунзен на метода за спектрален анализ. И през 1895 г. Вилхелм Конрад Рьонтген, професор от университета във Вюрцбург, случайно открива неизвестно лъчение, което ученият нарича рентгенови лъчи (сега те са известни като рентгенови лъчи). Благодарение на това откритие се появи рентгеновата спектроскопия, която позволявадиректно от спектъра за определяне на поредния номер на елемента.
В основата на спектралния и рентгеноспектралния анализ е способността на атомите на всеки химичен елемент да излъчват или поглъщат енергия под формата на вълни със строго определена, характерна само за него дължина, която се улавя от специални устройства - спектрометри. . Атомът излъчва вълни от видима светлина по време на преходите на електроните на външните нива, а по-"дълбоките" електронни слоеве са отговорни за рентгеновите лъчи. По интензитета на определени линии в спектъра те откриват съдържанието на елемента в определено небесно тяло.
До края на XX V. изследвани са спектрите на много обекти във Вселената и е натрупан огромен статистически материал. Разбира се, данните за химическия състав на космическите тела и междузвездната материя не са окончателни и непрекъснато се усъвършенстват, но благодарение на вече събраната информация беше възможно да се установи изчисляване на средното съдържание на елементи в пространството.
Всички тела във Вселената се състоят от атоми на едни и същи химични елементи, но тяхното съдържание в различните обекти е различно. В този случай се наблюдават интересни модели. Лидерите по разпространение са водородът (атомите му в космоса са 88,6%) и хелият (11,3%). Останалите елементи представляват само 1%! Въглерод, азот, кислород, неон, магнезий, силиций, сяра, аргон и желязо също са често срещани в звездите и планетите. Така преобладават леките елементи. Но има и изключения. Сред тях е "провал" в областта на лития, берилия и бора ниско съдържаниефлуор и скандий, чиято причина все още не е установена.
Разкритите закономерности могат да бъдат представени под формата на графика. Външно прилича стар трион, чиито зъби бяха източени по различни начини, а някои дори се счупиха. Върховете на зъбите съответстват на елементи с четни поредни номера (т.е. тези, в които броят на протоните в ядрата е четен). Този модел се нарича правилото на Олдо-Харкинс в чест на италианския химик Джузепе Одо (1865-1954) и американския физик и химик Уилям Харкинс (1873-1951). Съгласно това правило изобилието на елемент с четен заряд е по-голямо от неговите съседи с нечетен брой протони в ядрото. Ако елементът има четен брой неутрони, тогава той се среща още по-често и образува повече изотопи. Във Вселената има 165 стабилни изотопа, които имат четен брой неутрони и протони; 56 изотопа с четен брой протони и нечетен брой неутрони; 53 изотопа, които имат четен брой неутрони и нечетен брой протони; и само 8 изотопа с нечетен брой неутрони и протони.
Прави впечатление и друг максимум, който се дължи на желязото - един от най-разпространените елементи. На графиката зъбът му се издига като Еверест. Това се дължи на високата енергия на свързване в ядрото на желязото - най-високата сред всички химични елементи.
И ето счупения зъб на нашия трион - на графиката няма стойност за разпространението на технеций, елемент № 43, вместо него има празнина. Изглежда, че е толкова специално? Технеций се намира в средата на периодичната таблица, разпространението на неговите съседи е подчинено на общи модели. И ето нещо: този елемент просто е "свършил" преди много време, полуразпадът на най-дългоживеещия му изотоп 2.12.10 е 6 години. Технеций дори не е открит в традиционния смисъл на думата: той е синтезиран изкуствено през 1937 г., а след това случайно. Но ето какво е интересно: през 1960 г. в спектъра на Слънцето е открита линия от „несъществуващ“ елемент No43! Това е блестящо потвърждение на факта, че синтезът на химични елементи във вътрешността на звездите продължава и до днес.
Вторият счупен зъб е липсата на прометий на графиката (№ 61) и се обяснява със същите причини. Времето на полуразпад на най-стабилния изотоп на този елемент е много кратко, само 18 години. И досега той не се е усетил никъде в космоса.
На графиката изобщо няма елементи със серийни номера, по-големи от 83: те също са много нестабилни и има изключително малко от тях в космоса.
В заобикалящата ни земна среда няма нищо, което дори отдалеч да наподобява супер разредената междузвездна среда. Въздухът обикновено се счита за най-лекото вещество. Въпреки това, в сравнение с всяка междузвездна мъглявина, въздухът изглежда необичайно плътно образувание.
Кубичен сантиметър стаен въздух има маса, близка до един милиграм; масата на мъглявината Орион в същия обем е 100 000 000 000 000 000 (10 17) пъти по-малка. Четенето на този номер не е лесно. Но още по-трудно е да се визуализира такава голяма степен на разреждане на материята.
Плътността на междузвездните газови мъглявини (10-20 g/cm3) е толкова незначителна, че газов облак с обем от 100 кубически километра ще има маса от един милиграм!
В техниката в някои случаи се стремят да получат вакуум - много разредено състояние на газовете. Чрез доста сложни трикове е възможно да се намали плътността на въздуха в помещението с 10 милиарда пъти. Но дори такава „техническа празнота“ все още се оказва милион пъти по-плътна от която и да е газова мъглявина!
Във въздуха на закрито има толкова много молекули, че трябва постоянно да се сблъскват една с друга. Никой от тях не успява да прелети повече от хилядна от сантиметъра, без да се сблъска с някой от съседите си. В газовите мъглявини има много повече пространство. Всеки от атомите тук може безопасно да прелети милиони километри без страх от сблъсък с друг атом.
Не само на Земята, но и в рамките на Слънчевата система, не знаем за образувания, които в своята разреденост биха могли да се конкурират с газовите мъглявини. Дори комети се появяват до мъглявини, плътни като стомана в сравнение с въздуха. Плътността на газовете в главите на кометите е хиляди пъти по-голяма от плътността на междузвездните мъглявини.
Може да изглежда странно защо такава разредена среда на снимките изглежда като непрекъснат и дори плътен светещ облак, докато въздухът е толкова прозрачен, че почти не изкривява картината на Вселената, наблюдавана през него. Причината, разбира се, е размерът на мъглявините. Те са толкова грандиозни, че не е по-лесно да си представим обема, който заемат, отколкото незначителната им плътност.
Средно мъглявините имат диаметър, измерен в светлинни години или дори десетки светлинни години. Това означава, че ако Земята бъде намалена до размера на глава на карфица, тогава в този мащаб мъглявината Орион трябва да бъде изобразена като облак с размерите на земно кълбо! Следователно, въпреки пренебрежимо малката плътност на съставните газове, веществото на мъглявината Орион все още би било достатъчно, за да „произведе“ няколкостотин звезди като нашето Слънце.
Ние сме на разстояние от мъглявината Орион, което светлината изминава за 1800 години. Благодарение на това го виждаме в неговата цялост. Ако в бъдеще, по време на междузвездни полети, пътниците се окажат вътре в мъглявината Орион, тогава няма да е лесно да се забележи - тази прекрасна мъглявина, гледана от „вътрешността“, ще изглежда почти идеално прозрачна.
Светенето на газовите мъглявини може да бъде причинено от различни причини. В случаите, когато звездата до мъглявината е много гореща (с температура на повърхността над 20 000 К), атомите на мъглявината преизлъчват енергията, получена от звездата, и процесът на светене има характер на луминесценция. От друга страна, постоянно движещи се газови облаци понякога се сблъскват един с друг и енергията на сблъсъка се превръща частично в радиация. Разбира се, тези причини могат да действат заедно.
Колкото и ефимерни да са газовите мъглявини по своята плътност, междузвездната среда все пак е десет хиляди пъти по-тънка. Съгласете се, че името "видимо нищо" подхожда на междузвездната газова среда в много по-голяма степен, отколкото на кометите.