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."
Айналадағы бүкіл материалдық нәрсе молекула деп аталатын өте ұсақ бөлшектерден тұрады. Ал молекулалардың өзі жекелеген атомдардан тұрады. Молекулалар жиі ыдырап, жаңа молекулалар түзіп отырады. Бірақ басқаша қарасақ, өміріңде сенімен қатынаста болған атомдардың бәрі дерлік: аяғыңмен басып отырғаның, жұтып отырған ауаң, жейтін тамағың, әр тіршілік иесін, сені де құрайтындары миллиардтаған жыл бойы өмір сүріп келеді. Олар Жерден мүлде өзгеше мекенде түзілген. Атомдардың қалай пайда болғанын айтайын. Бәрі 14 млрд жыл бұрын басталды: Үлкен жарылыс деген оқиға болып, содан тек газдан тұратын ғалам түзілді. Ешқандай жұлдыз не планета болмады. Әлгі газ ең қарапайым деген элементтердің атомынан тұрды. 75 пайызы сутегі болса, қалғанының бәрі дерлік гелий еді. Көміртегі, оттегі не азот болған жоқ. Темір де, алтын-күміс те болмады. Кейбір жерлерде бұл газдың тығыздығы басқа жердегіден сәл жоғары болды. Гравитация бұл жерлерге көптеп газ тартты, содан гравитацияның тартылысы күшейді, кейін тағы газ тартылып, осылай жалғасты. Ақыр соңында алып тығыз газ шары түзілді. Өз гравитациясынан өзі кішірейіп, нәтижесінде іші қатты қыза бастайды. Қыза түскен бұл шарда бір кезде термоядролық реакция жүре бастайды. Сутегі атомдары өзара соқтығысып, гелий түзіп, өте көп энергия бөледі. Бұл энергия гравитацияға қарсы тұра алады. Термоядролық реакциядан шыққан энергия газды тартатын гравитацияға тең болғанда, тепе-теңдік орнайды. Осыдан жұлдыз туады. Туған кезінен бастап, алып жұлдыздың ядросындағы реакциялар тек гелийді ғана емес, көміртегі, оттегі, азот және темір сияқты басқа да элементтерді шығарады. Бірақ түбінде ядро отыны таусылады да, сөйтіп ол толықтай ыдырап кетеді. Нәтижесінде өте қуатты жарылыс болады. Оны біз ғаламатжұлдыз деп атаймыз. Ғаламатжұлдыздан элемент қалай шығатыны туралы екі нәрсе: Біріншіден, жарылыстың күштілігі сондай, реакция одан сайын күрделеніп, тіпті темірден де ауыр элементтер: күміс, алтын, уран түзіле бастайды. Екіншіден, жұлдыз ядросында жиналған бүкіл элемент: көміртегі, оттегі, азот, темір, сондай-ақ ғаламатжұлдыз жарылғанда пайда болғандар жұлдызаралық ортаға шығарылады да, сол жердегі газбен араласады. Содан тарих қайталана береді. Сутегі мен гелийден бөлек енді көп элемент жинап алған газ бұлттарындағы тығыздығы жоғары аймақтар көбірек материя тартады, және т.с.с. Бұрынғыдай жаңа жұлдыздар пайда болады. Біздің Күн 5 млрд жыл бұрын осылай туған. Яғни, оның тууына себеп болған газдың өзі ғалам басталғаннан бері жарылып келген ғаламатжұлдыз элементтеріне бай болған. Күн құрамындағы элементтерді осылай алған. Ол әлі де 71 пайыз сутегіден тұрса, қалғанының көбі 27 пайыз гелийден тұрады. Бірақ мынаны ескер: алғашқы жұлдыздар сутегі мен гелийден ғана тұрса, периодтық кестедегі қалған элементтер күннің екі пайызын ғана құрайды. Ал Жер ше? Жұлдыздар газ бұлтынан түзіліп жатқандағы жанама процестен планеталар түзіледі. Жер сияқты кіші планеталарда сутегі мен гелийді ұстап тұрарлықтай гравитация жоқ, өйткені екеуі де жеңіл. Көміртегі, азот, оттегі және басқалары Жерді түзген газ бұлттарының екі пайызын ғана құраса да, бұл ауыр элементтер қазір планетамыз бен ондағының бәрінде едәуір үлеске ие. Ойланып көрші: сутегі мен кейбір гелийді санамағанда, басқан жерің, демалатын ауаң, сенің өзің, бәрі-бәрі кезінде жұлдыз ішінде түзілген атомдардан тұрады. Ғалымдар 20 ғасырдың бірінші жартысында алғаш рет осыны анықтағанда, Харлоу Шепли атты астроном былай депті: “Тастар – бізге бауыр, ал бұлттар – бөле“.