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."
Semua objek materi di sekitar Anda terdiri dari unit-unit amat kecil yang dinamakan molekul. Dan molekul terdiri dari atom-atom. Molekul-molekul seringkali pecah dan lalu terbentuklah molekul baru. Di sisi lain, semua atom yang bersentuhan dengan Anda dalam perjalanan hidup Anda, yang ada di tanah yang Anda pijak, udara yang Anda hirup, makanan yang Anda makan, segala yang membentuk setiap makhluk hidup, termasuk Anda, sudah ada selama milyaran tahun dan telah diciptakan di tempat-tempat yang amat berbeda dengan Bumi. Kemunculan atom-atom ini yang ingin saya ceritakan kepada Anda. Ini dimulai pada 14 milyar tahun lalu dengan kejadian yang disebut Big Bang, yang menghasilkan alam semesta yang hanya terdiri dari gas. Waktu itu tidak ada bintang dan planet. Gas itu hanya terdiri atas atom-atom dari unsur-unsur yang paling sederhana. Sekitar 75 persennya merupakan hidrogen dan sisanya hampir semua merupakan helium. Tidak ada unsur seperti karbon, oksigen atau nitrogen. Tidak ada besi, perak atau emas. Di beberapa tempat, kepadatan gas ini agak lebih tinggi daripada di tempat lain. Karena gravitasi, tempat-tempat itu menarik lebih banyak gas, yang lalu memperkuat tarikan gravitasi, lalu menarik lebih banyak gas, dan seterusnya. Akhirnya, terbentuklah bola gas besar yang padat, menyusut oleh gaya gravitasinya sendiri dan akibatnya menjadi panas pada bagian dalamnya. Pada titik tertentu, inti bola itu menjadi cukup panas hingga fusi nuklir terjadi. Atom-atom hidrogen saling bertabrakan membentuk helium, disertai dengan pelepasan energi yang besar, cukup kuat untuk menetralkan daya penyusutan dari gravitasi. Saat energi yang mendesak keluar dari reaksi fusi setara dengan gravitasi yang menarik semua gas ke dalam, terjadilah kesetimbangan. Dan muncullah sebuah bintang. Selama waktu hidupnya, reaksi fusi dalam inti sebuah bintang raksasa menghasilkan tak hanya helium, tapi juga karbon, oksigen, nitrogen dan semua unsur lain dalam tabel periodik hingga besi. Tapi akhirnya, bahan bakar inti akan habis, menjadikannya benar-benar hancur. Ini menyebabkan sebuah ledakan yang dahsyat yang disebut supernova. Ada 2 hal yang perlu dicatat tentang cara supernova menciptakan unsur-unsur. Pertama, ledakan ini melepaskan banyak sekali energi hingga fusi menjadi tak terkendali, membentuk unsur dengan atom yang bahkan lebih berat daripada besi seperti perak, emas dan uranium. Kedua, semua unsur yang telah terakumulasi di dalam inti sebuah bintang, seperti karbon, oksigen, nitrogen, besi, serta semua unsur lain yang terbentuk dari ledakan supernova, disemburkan ke ruang antar bintang di mana unsur-unsur itu bercampur dengan gas yang sudah ada. Kejadian ini pun berulang kembali. Awan-awan gas, sekarang mengandung banyak unsur di samping unsur asli hidrogen dan helium, memiliki area kepadatan lebih tinggi yang menarik lebih banyak zat, dan seterusnya. Seperti sebelumnya, bintang-bintang baru dihasilkan. Matahari terwujud dengan cara ini sekitar 5 milyar tahun lalu. Itu berarti bahwa gas dari mana matahari muncul telah diperkaya dengan banyak unsur dari ledakan supernova sejak alam semesta dimulai. Jadi itulah cara matahari akhirnya mengandung seluruh unsur. Sebagian besar adalah hidrogen, 71 persen, dan sisanya sebagian besar helium, sebesar 27 persen. Tapi ingatlah ketika bintang pertama terbentuk hanya dari hidrogen dan helium, unsur-unsur lain di dalam tabel periodik membentuk dua persen dari matahari. Dan bagaimana dengan Bumi? Planet terbentuk sebagai proses kebetulan dari pembentukan bintang dari awan gas yang sama seperti bintang itu sendiri. Planet-planet kecil tak punya cukup gravitasi untuk mengikat banyak gas hidrogen atau helium karena keduanya sangat ringan. Jadi, meskipun karbon, nitrogen, oksigen dan lainnya hanya menyusun dua persen dari awan gas yang membentuk Bumi, unsur-unsur yang lebih berat ini membentuk sebagian besar planet Bumi dan segala sesuatu di atasnya. Pikirkanlah hal ini: dengan hidrogen dan helium sebagai perkecualian, tanah yang Anda injak, udara yang Anda hirup, Anda sendiri, segalanya terbuat dari atom-atom yang tercipta di dalam bintang-bintang. Ketika para ilmuwan pertama kali menemukan hal ini selama awal pertengahan Abad ke 20, ahli astronomi terkenal, Harlow Shapley, berkata, "Kita adalah saudara dari bebatuan, sepupu dari awan-awan."