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Elementi chimici nell'universo: perché idrogeno ed elio diventano i protagonisti?
Nella vastità dell'universo, la composizione degli elementi chimici dimostra le caratteristiche fondamentali della materia. Secondo le ultime ricerche astronomiche, l’idrogeno e l’elio sono diventati gli elementi principali più esplorati nell’universo e sono più abbondanti di tutti gli altri elementi.
Abbondanza di elementi
L'abbondanza di un elemento è una misura della sua presenza rispetto a tutti gli altri elementi nell'ambiente, solitamente espressa come frazione di massa, frazione molare o frazione di volume. Nell'universo, l'idrogeno rappresenta circa il 74% della massa totale, mentre l'elio rappresenta circa il 24%. La posizione dominante di questi elementi nell'universo deriva principalmente dalla nucleosintesi del Big Bang, quando le condizioni di alta energia dell'universo primordiale contribuirono alla formazione di idrogeno ed elio.
L'idrogeno è l'elemento più abbondante nell'universo, seguito dall'elio al secondo posto. La quantità di altri elementi presenti è relativamente piccola, anche di diversi ordini di grandezza.
La formazione e produzione degli elementi
Nell'universo, l'idrogeno e l'elio si sono formati pochi minuti dopo il Big Bang. Questi elementi furono i primi a formarsi, e i successivi elementi pesanti furono prodotti principalmente attraverso processi di nucleosintesi nelle supernovae e nelle stelle giganti rosse. Ciò porta a un fenomeno interessante nell’universo, vale a dire che gli elementi con numeri atomici pari sono generalmente più abbondanti degli elementi vicini con numeri atomici dispari, un fenomeno noto come regola di Odor-Huggins.
Composizione elementare sulla Terra
Come parte del sistema solare, la Terra si è formata dalla stessa nube di materiale, ma man mano che il pianeta si è evoluto, la sua composizione elementare è cambiata a vari livelli. La superficie terrestre è composta principalmente da due elementi, ossigeno e silicio, con una proporzione totale del 74,7%, mentre i restanti elementi esistono in proporzioni inferiori.
Sebbene l'idrogeno e l'elio siano gli elementi più abbondanti nell'universo, la composizione della Terra è in controtendenza, mostrando il profondo impatto dell'attività vulcanica e dei processi geochimici.
Interazioni chimiche e impatti ambientali
L'abbondanza di un elemento è influenzata non solo dalla sua storia nucleosintetica, ma anche dalle interazioni chimiche del suo ambiente. Pertanto, in ambienti diversi, come l'atmosfera, gli oceani e gli organismi viventi, la composizione degli elementi cambia di conseguenza. Prendiamo ad esempio gli oceani della Terra. Il rapporto tra ossigeno e idrogeno mostra la predominanza dell’acqua, mentre altri elementi nell’oceano sono relativamente scarsi.
Elementi chimici da una prospettiva cosmica
Quando osserviamo le galassie più distanti, scopriamo che la loro composizione elementare è simile a quella dell'idrogeno e dell'elio, i partner chimici dell'universo primordiale. Questo è il motivo per cui gli astronomi usano la metallizzazione per descrivere l'evoluzione chimica delle galassie. La metallizzazione si riferisce alla quantità di elementi pesanti diversi dall'idrogeno e dall'elio presenti in queste galassie.
Conclusione
In definitiva, il ruolo da protagonista dell’idrogeno e dell’elio, e la loro conseguente abbondanza tra tutti gli altri elementi dell’universo, sono fondamentali per la comprensione da parte degli scienziati della formazione e dell’evoluzione dell’universo. Ma questa composizione indica anche il processo di formazione di altre stelle? Ci sono elementi in attesa in alcuni angoli che non abbiamo ancora scoperto?
