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."
Todos os objetos à sua volta são compostos de unidades subatômicas chamadas de moléculas. E as moléculas, por sua vez, são compostas de átomos. As moléculas frequentemente se quebram, formando, assim, novas moléculas. Por outro lado, praticamente todos os átomos com os quais você entra em contato ao longo de sua vida, aqueles no chão sob seus pés, no ar que você respira, no alimento que você come, que formam tudo que tem vida, inclusive você, existem há bilhões de anos e foram criados em lugares nada parecidos com o nosso planeta. Como esses átomos surgiram é o que quero contar a você. Tudo começou 14 bilhões de anos atrás, com um evento chamado Big Bang, que resultou em um universo formado apenas por gás. Não havia estrelas ou planetas. O gás era composto apenas por átomos pertencentes aos elementos mais simples. Tinha cerca de 75% de hidrogênio e quase todo o restante era gás hélio. Não havia elementos como carbono, oxigênio ou nitrogênio. Não havia ferro, prata ou ouro. Em alguns lugares, a densidade desse gás era ligeiramente maior que em outros. Graças à gravidade, esses lugares atraíam ainda mais gás, o que intensificou ainda mais a atração da gravidade, o que atraía ainda mais gás e assim por diante. Por fim, grandes e densos globos de gás se formaram, contraindo-se sob sua própria gravidade e, consequentemente, aquecendo-se no centro. Em dado momento, o núcleo desse globo fica tão quente que ocorre uma fusão nuclear. Átomos de hidrogênio colidem, formando o hélio, com uma grande liberação de energia, forte o bastante para neutralizar a força esmagadora da gravidade. Quando a energia repelente das reações de fusão se combina com a gravidade que puxa todos os gases para dentro, ocorre um equilíbrio. Daí nasce uma estrela. Ao longo de sua vida, as reações de fusão no núcleo de uma estrela gigante produzirão não apenas hélio, mas também carbono, oxigênio, nitrogênio e todos os outros elementos da tabela periódica, até o ferro. Mas, por fim, o combustível do núcleo se acaba, deixando-a entrar completamente em colapso. Isso causa uma explosão incrivelmente poderosa, que chamamos de supernova. Mas existem duas coisas a ressaltar quanto a como as supernovas criam elementos. Primeiro, essa explosão libera tanta energia, que a fusão enlouquece, formando elementos com átomos ainda mais pesados que o ferro, como prata, ouro e urânio. Segundo, todos os elementos que foram se acumulando no núcleo da estrela, como carbono, oxigênio, nitrogênio, ferro, bem como todos aqueles formados na explosão da supernova, são ejetados no espaço interestelar, onde se misturam com o gás que já está lá. A história se repete, então. Nuvens de gás, agora contendo muitos elementos, além dos originais hidrogênio e hélio, têm maiores áreas de densidade que atraem mais matéria, e por aí vai. Como antes, novas estrelas surgem. Nosso Sol nasceu dessa maneira, há cerca de cinco bilhões de anos. Isso significa que o gás de onde ele surgiu foi enriquecido com muitos elementos das explosões de supernova, desde o início do universo. Então, foi assim que o Sol consolidou todos os elementos. Ele ainda é composto de 71% de hidrogênio, com 27% do restante sendo de hélio. Mas tenha em mente que, embora as primeiras estrelas tenham sido feitas somente de hidrogênio e de hélio, os elementos restantes na tabelas periódica compõem 2% do Sol. E quanto à Terra? Os planetas se formam como consequência da formação das estrelas, a partir da mesma nuvem de gás que elas. Pequenos planetas como o nosso não possuem gravidade suficiente para atrair muito hidrogênio e hélio, uma vez que ambos são muito leves. Então, embora o carbono, o nitrogênio, o oxigênio e por aí vai, tenham formado apenas 2% da nuvem de gás da qual a Terra se formou, esses elementos mais pesados formam a maior parte de nosso planeta e tudo que há nele. Pense nisto: com exceção do hidrogênio e de um pouco de hélio, o chão em que você pisa, o ar que você respira, você, tudo isso é feito de átomos que se formaram dentro de estrelas. Quando os cientistas inicialmente entenderam isso, ao longo da primeira metade do século XX, o famoso astrônomo Harlow Shapley comentou: "Nós somos irmãos das rochas, primos das nuvens".