このカール セーガンの言葉は、彼の最も有名な言葉の 1 つですが、それには正当な理由があります。これは、彼の有名なテレビ シリーズにタイトルを与えた、私たちと宇宙とのつながりである喜びを表しています。これは (あえて言うなら) とてもロマンチックな事実であり、Neil DeGrasse Tyson はそれを宇宙について共有する最も驚くべき知識と呼んだ.
私たちの体のほぼすべての原子が星を通過し、多くの原子も星によって鍛えられたというのは、心動かされる考えです。足元の岩、電球に充満するガス、私たちが呼吸する空気、さらにはラブラドールについても同様です。私たちの銀河には何十億もの惑星があり、放浪者とホームボディの両方があり、その点で天の川がユニークではないことはほぼ確実です.それらの惑星のそれぞれは、生命を持っているかどうかにかかわらず、星のものでできています.炭素、酸素、窒素、鉄、カルシウム、硫黄など、地球の生命の「通常の」ものの多くが、宇宙の全原子の約 1% で構成されていることを考えると、さらに驚くべきことです。
私たちは一般的です。
私たちの体の中の原子の物語は、本当の意味で宇宙の物語です。赤血球中の鉄原子の原子核にある陽子は、ビッグバンで生まれ、いくつかの星を通過し、銀河を横切って飛んでから、解剖学的構造の現在の場所にたどり着いた可能性があります.
宇宙の原子のほとんどは水素であり、原子核に陽子が 1 つしかない最も単純な原子ですが、残りのほとんどは次に小さい原子であるヘリウムです。これらの原子のほとんどは (少量のリチウムとホウ素とともに)、ビッグバンに続く強烈な数分間で生まれました。激しい熱と圧力にもかかわらず、多くの重い核を作る時間はありませんでした。初期の宇宙は化学的に単純でした.宇宙の最初の世代の星が合体したとき、それらは主に単一の電子と陽子（つまり、水素）でできていました。しかし、私たちのモデルによると、これらの星は巨大だったので、利用可能な水素をヘリウムに素早く融合させ、それに対応して短命でした。中心部の水素供給が尽きると、星は一連の終末期の膨張と収縮を経て、新しい核融合プロセスで炭素、酸素、そして星の質量が十分に大きい場合はより重い元素が形成されます。 (私たちの太陽は、水素燃料が尽きてから約 50 億年後、その寿命の主要部分の真ん中にあります。)
宇宙の初期の巨大な星の場合、その寿命は超新星爆発で突然終わりました。超新星爆発は、独自に新しい要素を生成するのに十分なほど熱くエネルギーがあり、1 つの場所で破壊的な環境と創造的な環境の両方を提供します。それらが星を引き裂くときでさえ、爆発は新しい化学元素を作り出し、宇宙に飛ばします.最初の星は水素から生まれたかもしれませんが、より重い原子の雲の中で死にました。これらの新しい元素は、原始の水素やヘリウムに比べてまだ数が多かったわけではありませんが、その数が少なくても、宇宙の化学を変化させるには十分でした.
生命の化学もここから始まりました。水素はビッグバンの後に生まれましたが、星からの酸素がなければ水はできません。私たちの体はほとんどが水でできており（計算方法によって割合は異なりますが）、私たちが知っているすべての生命は液体の水に依存しています.その水中の水素は星を通過して、星が作った酸素と結合し、数十億年後に表皮の皮膚細胞の細胞質の一部になります.
第 2 世代の星は、最初の星の破片から形成されましたが、これらすべてが巨大で急速に燃焼したわけではありません。多くは今日でも残っています。 あったもの しかし、質量は同じように寿命が短く、超新星で死に、さらに多くの元素を宇宙に分配しました。あなたの血液中のヘモグロビンの鉄は、そのような爆発で作られました.
超新星は、死にかけている星が豊富な化学物質を周囲に広める唯一の方法ではありません。死にかけている巨大な星の大気は、重力によってわずかに束縛されているだけです。それらが脈動するとき、それらは恒星風の形で大量のガスを放出します。 (太陽の類似物は太陽風で、私たちの星の静かな生活のおかげで、はるかに穏やかです。) 星から離れた涼しい環境は、原子が集まって分子を形成することを可能にします:メタンと二酸化炭素、前駆体の一部人生の。
オリオン座の「肩」を形成する真っ赤な星であるベテルギウスは、そのような瀕死の巨人の 1 つです。チリの超大型望遠鏡 (VLT) を使用した観測により、ベテルギウスは、差し渡し約 20 億キロメートルの巨大な噴出物質の雲に囲まれていることが発見されました。雲には、酸素を豊富に含む分子、特に二酸化ケイ素が豊富に含まれています。二酸化ケイ素は、地球上ではありふれた海辺の砂です。あなた自身の大動脈内のシリコンの原子は、恒星風によって宇宙に吹き飛ばされました.
星のコアの外側にはエンベロープがあり、これは原子を融合するには冷たすぎますが、異なる種類の原子炉として機能します。コアからの中性子が星の外層の原子に衝突し、恒星風によって運ばれるより重い元素を作り出します。不安定で地球上に自然に存在しない希少元素のテクネチウムでさえ（その名前は「人工」を意味します）、巨大な星のエンベロープで生成されます.歯に含まれるカルシウムや赤ちゃんに与えるミルクの一部も、この方法で作られたものです。
爆発的に死なない低質量の星でさえ、惑星状星雲の形で外層を穏やかに脱ぎ捨て、アミノ酸を含む元素や有機分子、人間や他のすべての生物に見られるタンパク質の構成要素を空間に播種します.白色矮星の爆発やパルサーの衝突など、他の種類の星の死も、一部の原子の原因である可能性があります。
このことについて考えている惑星と存在を持つ太陽は、第一世代でも第二世代の星でもありません。私たちの太陽系は、地球、月、その他の岩石の世界を作るのに十分な鉄とニッケルを含む、少なくとも 1 つの星の墓地である星雲から形成されました。実際、研究者たちは、星の大気から形成されることは知られていないが、超新星で生成されたものと一致する酸素の同位体を含む隕石の二酸化ケイ素の 2 つの粒子 (想像を絶するほど小さなサンプル) を特定しました。
特定の原因が何であれ、死にゆく星の核融合とその他の核プロセスの間で、それらの生成物を分散させるための風と爆発により、星は地球上で見つかったほぼすべての要素とそれらを宇宙に持ち込む手段を提供します.これらの原子の物語と、時間の始まりから私たちの解剖学までの旅は、私たちの裏話です.さらに良いことに、それは私たちがラブラドゥードルや隕石、石、流れる小川と共有する物語です.私はそれを少しも変えません.
Matthew Francis は、物理学者、サイエンス ライター、講演者、教育者であり、おしゃれな帽子を頻繁にかぶっています。彼は現在、宇宙論に関する本を執筆中で、仮題は Back Roads, Dark Skies:A Cosmological Journey です。
