Alle Objekte um dich herum bestehen aus submikroskopischen Einheiten, die Moleküle genannt werden. Moleküle wiederum bestehen aus einzelnen Atomen. Moleküle teilen sich häufig und bilden anschließend neue Moleküle. Doch so gut wie alle Atome, mit denen du im Laufe deines Lebens in Kontakt kommst, wie die Atome im Boden unter dir, die Luft, die du atmest, die Lebensmittel, die du isst, die Atome, aus denen alles Leben und auch du selbst bestehst, existieren seit Milliarden von Jahren und entstanden an Orten, die sich radikal von unserem Planeten unterscheiden. Wie diese Atome zu Stande gekommen sind, das möchte ich dir nun erklären. Alles begann vor 14 Milliarden Jahren mit dem Urknall, der ein Universum hervorbrachte, das einzig und allein aus Gas bestand. Es gab keine Sterne und keine Planeten. Das Gas bestand nur aus Atomen, die zu den einfachsten Elementen gehören. Etwa 75 % Wasserstoff und fast der gesamte Rest war Helium. Elemente wie Kohlenstoff, Sauerstoff oder Stickstoff existierten noch nicht. Ebenso wenig wie Eisen, Silber oder Gold. An einigen Stellen war die Dichte des Gases leicht höher als an anderen. Aufgrund der Anziehungskraft sammelte sich an diesen Stellen noch mehr Gas, das wiederum die Anziehungskraft weiter verstärkte, dadurch mehr Gas anzog, und so weiter und so fort. Schlussendlich bildeten sich große, dichte Gaskugeln, die unter ihrer eigenen Schwerkraft zusammenschrumpften und sich infolgedessen im Inneren aufheizten. Irgendwann wird der Kern einer solchen Kugel so heiß, dass es zur Kernschmelze kommt. Wasserstoffatome setzten sich zusammen und bildeten Helium und zugleich wurden so große Mengen Energie freigesetzt, dass damit der Schrumpfkraft der Schwerkraft entgegen gewirkt wurde. Wenn die Energie, die durch die Kernschmelze herausgepresst wird, genauso stark ist wie die Schwerkraft, die all das Gas nach innen zieht, entsteht ein Gleichgewicht. Ein Stern ist entstanden. Während seiner Lebensdauer produzieren die Verschmelzungen im Kern des gewaltigen Sterns nicht nur Helium, sondern auch Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff und all die anderen Elemente im Periodensystem bis hin zu Eisen. Doch irgendwann ist der Kernbrennstoff aufgebraucht und der Stern fällt in sich zusammen. Dadurch kommt es zu einer unglaublich kraftvollen Explosion, die wir Supernova nennen. Wenn Supernovas Elemente schaffen, gibt es zwei Dinge zu beachten. Erstens: Diese Explosion setzt so viel Energie frei, dass die Verschmelzungen außer Rand und Band geraten und Elemente mit Atomen bilden, die sogar schwerer als Eisen sind wie Silber, Gold und Uran. Zweitens: Alle Elemente, die sich im Kern der Sterns angesammelt haben, wie z. B. Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Eisen und all die Elemente, die bei der Supernova-Explosion entstehen, werden in den interstellaren Raum ausgestoßen, wo sie sich mit dem bereits vorhandenen Gas mischen. Dann wiederholt sich das Ganze. Gaswolken, diesmal neben dem ursprünglichen Wasserstoff und Helium mit vielen verschiedenen Elementen, haben Stellen mit einer höheren Dichte, ziehen mehr Materie an und so weiter. Wie zuvor entsteht daraus ein neuer Stern. Unsere Sonne entstand auf diese Weise, vor etwa 5 Milliarden Jahren. Das bedeutet, dass das Gas, aus dem sie entstand, seit dem Beginn des Universums mit vielen Elementen aus Supernova-Explosionen angereichert wurde. So ist also die Sonne zu all diesen Elementen gekommen. Sie besteht immer noch hauptsächlich aus Wasserstoff, zu 71%, und ein Großteil des Rests ist Helium, 27 %. Aber vergiss nicht: Während die ersten Sterne nur aus Wasserstoff und Helium bestanden, machen die anderen Elemente aus dem Periodensystem 2 Prozent der Sonne aus. Und wie sieht's mit der Erde aus? Planeten entstehen als ein Nebenerzeugnis bei der Entstehung von Sternen aus der gleichen Gaswolke wie der Stern selbst. Kleine Planeten wie unserer haben nicht genug Anziehungskraft, um viel Wasserstoff und Helium zu halten, weil diese beiden Gase besonders leicht sind. Also obwohl Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff usw. nur 2 % von der Gaswolke ausmachten, aus der die Erde entstand, bilden diese schwereren Elemente den Großteil unseres Planeten und alles, was darauf existiert. Denk darüber nach: Mit Ausnahme von Wasserstoff und etwas Helium besteht der Boden, auf dem du gehst, die Luft, die du atmest, du selbst und alles andere aus Atomen, die in Sternen entstanden sind. Als Wissenschaftler das in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts erstmals erkannten, kommentierte der berühmte Astronom Harlow Shapley es mit den Worten: "Wir sind Brüder der Felsbrocken, Cousins der Wolken."
All the material objects around you are composed of submicroscopic units we call molecules. And molecules in turn are composed of individual atoms. Molecules frequently break apart and then form new molecules. On the other hand, virtually all the atoms you come in to contact with through the course of your life, the ones in the ground beneath you, the air you breath, the food you eat, those that make up every living thing, including you, have existed for billions of years and were created in places very unlike our planet. How those atoms came about is what I want to share with you. It all started 14 billion years ago with an event we call The Big Bang, which resulted in a universe consisting of gas alone. There were no stars and no planets. The gas was made up only of atoms belonging to the simplest elements. It was about 75 percent hydrogen and almost all the rest was helium. No elements like carbon, oxygen or nitrogen existed. No iron, silver or gold. In some places, the density of this gas was slightly higher than in others. Due to gravity, those places attracted even more gas, which further strengthened the pull of gravity, which then drew more gas in, and so on. Eventually, large dense gas balls formed, shrinking under their own gravity and consequently heating up on the inside. At some point, the core of such a ball gets hot enough that nuclear fusion occurs. Hydrogen atoms smash together to form helium, accompanied by a great release of energy, strong enough to counteract the shrinking force of the gravity. When the energy pushing out from the fusion reactions matches the gravity pulling all the gas inwards, an equilibrium occurs. From this a star is born. Over its lifetime, the fusion reactions in the core of a massive star will produce not only helium, but also carbon, oxygen, nitrogen and all the other elements in the periodic table up to iron. But eventually, the core's fuel runs out, leaving it to collapse completely. That causes an unbelievably powerful explosion we call a supernova. Now there are two things to note about how supernovas create elements. First, this explosion releases so much energy that fusion goes wild forming elements with atoms even heavier than iron like silver, gold and uranium. Second, all the elements that had been accumulating in the core of the star, like carbon, oxygen, nitrogen, iron, as well as all of those formed in the supernova explosion, are ejected in to interstellar space where they mix with the gas that's already there. History then repeats itself. Gas clouds, now containing many elements besides the original hydrogen and helium, have higher density areas that attract more matter, and so on. As before, new stars result. Our sun was born this way about 5 billion years ago. That means that the gas it arose from had itself been enriched with many elements from supernova explosions since the universe began. So that's how the sun wound up with all the elements. It's still mostly hydrogen at 71 percent, with most of the rest being helium at 27 percent. But bear in mind that while the first stars were made up of hydrogen and helium alone, the remaining elements in the periodic table make up two percent of the sun. And what about Earth? Planets form as an incidental process to star formation out of the same gas cloud as the star itself. Small planets like ours don't have enough gravity to hold on to much hydrogen or helium gas since both of those are very light. So, even though carbon, nitrogen, oxygen and so on made up only two percent of the gas cloud from which Earth was formed, these heavier elements form the bulk of our planet and everything on it. Think about this: with the exception of hydrogen and some helium, the ground you walk on, the air you breath, you, everything is made of atoms that were created inside stars. When scientists first worked this out over the first half of the 20th Century, the famous astronomer Harlow Shapley commented, "We are brothers of the boulders, cousins of the clouds."