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."
כל העצמים המוחשיים סביבכם מורכבים מיחידות תת מיקרוסקופיות שאנחנו קוראים להן מולקולות. ומולקולות מורכבות מאטומים בודדים. מולקולות נוטות להתפרק ואז ליצור מולקולות חדשות. מצד שני, כל האטומים שאתם נתקלים בהם במהלך חייכם, אלא בקרקע מתחתיכם, באויר שאתם נושמים, באוכל שאתם אוכלים, אלא שיוצרים כל דבר חי, כולל אתכם, התקיימו במשך מיליארדי שנים ונוצרו במקומות שונים מהפלנטה שלנו. איך האטומים האלה נוצרו זה מה שאני רוצה לחלוק איתכם. הכל התחיל לפני 14 מיליארד שנה עם ארוע שנקרא המפץ הגדול, שיצר יקום שמכיל רק גז. לא היו כוכבים ולא פלנטות. הגז היה עשוי רק מאטומים ששייכים ליסודות הפשוטים ביותר. הוא היה בערך 75 אחוז מימן וכמעט כל השאר היה הליום. יסודות כמו פחמן, חמצן או חנקן לא היו קיימים. לא ברזל, כסף או זהב. בכמה מקומות, הדחיסות של הגז הזה היתה מעט גבוהה יותר מאחרים. בשל הכבידה, המקומות האלה משכו עוד גז, מה שחיזק יותר את משיכת הכבידה, שאז משכה עוד גז, וכך הלאה. לבסוף, נוצרו כדורים גדולים ודחוסים של גז, שהתכווצו תחת הכבידה של עצמם ולבסוף התחממו מבפנים. בנקודה מסויימת, הליבה של הכדור היתה חמה מספיק שהיתוך גרעיני התחיל. אטומי מימן נמעכו יחד ליצור הליום, יחד עם כמות אדירה של אנרגיה, חזקה מספיק להתנגד לכוחות המכווצים של הכבידה. כשהאנרגיה שדחפה החוצה מכורי ההיתוך הושוותה לכוח הכבידה שמשך את הגז פנימה, נוצר שיווי משקל. מזה נולד כוכב. במהלך חייו, כור ההיתוך בליבת הכוכב המאסיבי תיצור לא רק הליום, אלא גם פחמן, חמצן, חנקן וכל היסודות האחרים בטבלה המחזורית עד ברזל. אבל לבסוף, הדלק בליבה נגמר, ומשאיר אותו לקרוס לגמרי. זה גורם לפיצוץ אדיר בצורה שלא תאמן שאנחנו קוראים לו סופרנובה. עכשיו יש שני דברים לשים לב אליהם בנוגע לאיך שסופרנובה יוצרת יסודות. ראשית, הפיצוץ הזה משחרר כל כך הרבה אנרגיה שההיתוך משתולל ויוצר יסודות של אטומים אפילו יותר כבדים מברזל כמו כסף, זהב ואורניום. שנית, כל היסודות שהצטברו בליבה של הכוכב, כמו פחמן, חמצן, חנקן, ברזל, כמו גם כל אלה שנוצרו בפיצוץ הסופרנובה, כולם נפלטים לחלל הבין כוכבי שם הם המתערבבים עם הגז שכבר שם. ההסטוריה אז חוזרת על עצמה. בענני גז, שעכשיו מכילים הרבה יסודות חוץ מהמימן וההליום המקוריים, יש עכשיו אזורי דחיסות גבוהה יותר שמושכים יותר חומר, וכך הלאה. כמו קודם, נוצרים כוכבים. השמש שלנו נולדה בדרך זו לפני 5 מיליארד שנה. זה אומר שהגז שממנה נוצרה מועשר בעצמו בהרבה יסודות מפיצוצי סופרנובה מאז שהיקום נוצר. אז כך היסודות הגיעו לשמש. היא עדיין בעיקר מימן ב 71 אחוז, עם רוב השאר הליום ב 27 אחוז. אבל שימו לב שבעוד שהכוכבים הראשונים היו עשויים רק ממיימן והליום, היסודות הנותרים בטבלה המחזורית נמצאים רק ב 2 אחוז מהשמש. ומה עם כדור הארץ? פלנטות נוצרות כתוצאה משנית של יצירת כוכבים מאותו ענן גז של הכוכב עצמו. לפלנטות קטנות כמו שלנו אין מספיק כוח משיכה כדי להחזיק הרבה מימן והליום מאחר ושניהם מאוד קלים. אז, אפילו שהפחמן, החנקן, החמצן וכך הלאה יוצרים רק שני אחוז מענן הגז ממנו נוצר כדור הארץ, היסודות הכבדים יותר יוצרים את רוב הפלנטה שלנו וכל מה שעליה. חשבו על זה: עם יוצאי הדופן של מימן וקצת הליום, האדמה עליה אתם הולכים, האויר אותו אתם נושמים, אתם, הכל עשוי מאטומים שנוצרו בתוך כוכבים. כשמדענים הבינו את זה לראשונה במשך החצי הראשון של המאה ה 20, האסטרונום המפורסם הארלו שייפלי העיר, "אנחנו האחים של הסלעים, בני דודים של העננים."