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Éléments chimiques dans l'univers : pourquoi l'hydrogène et l'hélium deviennent-ils les protagonistes
Dans l’immensité de l’univers, la composition des éléments chimiques démontre les caractéristiques fondamentales de la matière. Selon les dernières recherches astronomiques, l’hydrogène et l’hélium sont devenus les éléments majeurs les plus explorés de l’univers et sont plus abondants que tous les autres éléments.
Abondance d'éléments
L'abondance d'un élément est une mesure de sa présence par rapport à tous les autres éléments de l'environnement, généralement exprimée en fraction massique, fraction molaire ou fraction volumique. Dans l’univers, l’hydrogène représente environ 74 % de la masse totale, tandis que l’hélium en représente environ 24 %. La position dominante de ces éléments dans l’univers vient principalement de la nucléosynthèse du Big Bang, lorsque les conditions de haute énergie des premiers univers ont contribué à la formation d’hydrogène et d’hélium.
L'hydrogène est l'élément le plus abondant dans l'univers, suivi par l'hélium. La quantité d’autres éléments présents est relativement faible, même de plusieurs ordres de grandeur.
La formation et la production des éléments
Dans l’univers, l’hydrogène et l’hélium se sont formés quelques minutes après le Big Bang. Ces éléments ont été les premiers à se former, et les éléments lourds ultérieurs ont été produits principalement par des processus de nucléosynthèse dans les supernovae et les étoiles géantes rouges. Cela conduit à un phénomène intéressant dans l'univers, à savoir que les éléments de numéro atomique pair sont généralement plus abondants que leurs éléments voisins de numéro atomique impair, un phénomène connu sous le nom de règle d'Odor-Huggins.
Composition élémentaire sur Terre
Faisant partie du système solaire, la Terre a été formée à partir du même nuage de matière, mais à mesure que la planète évoluait, sa composition élémentaire a changé à des degrés divers. La surface de la Terre est principalement composée de deux éléments, l'oxygène et le silicium, avec une proportion totale de 74,7 %, et les éléments restants existent dans des proportions plus faibles.
Bien que l'hydrogène et l'hélium soient les éléments les plus abondants dans l'univers, la composition de la Terre va à l'encontre de cette tendance, démontrant l'impact profond de l'activité volcanique et des processus géochimiques.
Interactions chimiques et impacts environnementaux
L’abondance d’un élément est affectée non seulement par sa propre histoire nucléosynthétique, mais aussi par les interactions chimiques de son environnement. Par conséquent, dans différents environnements, tels que l’atmosphère, les océans et les organismes vivants, la composition des éléments change en conséquence. Prenons l'exemple des océans de la Terre. Le rapport oxygène/hydrogène montre la prédominance de l'eau, alors que les autres éléments de l'océan sont relativement rares.
Les éléments chimiques d'un point de vue cosmique
Lorsque nous observons des galaxies plus lointaines, nous constatons que leurs compositions élémentaires sont similaires à celles de l’hydrogène et de l’hélium, les partenaires chimiques du premier univers. C'est pourquoi les astronomes utilisent la métallisation pour décrire l'évolution chimique des galaxies. La métallisation fait référence à la quantité d'éléments lourds autres que l'hydrogène et l'hélium présents dans ces galaxies.
Conclusion
En fin de compte, le rôle principal de l'hydrogène et de l'hélium, et leur abondance qui en résulte parmi tous les autres éléments de l'univers, sont essentiels à la compréhension par les scientifiques de la formation et de l'évolution de l'univers. Cependant, cette composition indique-t-elle également le processus de formation d’autres étoiles ? Y a-t-il des éléments qui attendent dans certains coins que nous n'avons pas encore découverts ?
