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."
Toate obiectele materiale din jurul nostru sunt compuse din unități submicroscopice numite molecule. Moleculele, la rândul lor, sunt compuse din atomi individuali. Moleculele se divid adesea și formează noi molecule. Pe de altă parte, practic toți atomii cu care intri în contact de-a lungul vieții, cei din pământul pe care stai, aerul pe care-l respiri, hrana pe care o consumi, tot ce alcătuiește un corp viu, pe tine inclusiv, au existat de miliarde de ani și au fost create în locuri foarte diferite de planeta noastră. Vreau să să vă împărtășesc cum au apărut acești atomi. Totul a început acum 14 miliarde de ani, cu un eveniment numit Big Bang, care a dus la un univers compus numai din gaz. Nu existau stele sau planete. Gazul era format doar din atomi de elemente simple. Avea în jur de 75% hidrogen și aproape tot restul era heliu. Nu existau elemente precum carbonul, oxigenul sau azotul. Nici fier, argint sau aur. În unele locuri, densitatea acestui gaz era puțin mai mare decât a celorlalte. Datorită gravitației, acele locuri au atras mai mult gaz, ceea ce a făcut gravitația mai puternică, a atras mai mult gaz ș.a.m.d. În cele din urmă, s-au format sfere mari de gaz, micșorându-se sub propria lor forță de gravitație și, în consecință, încălzindu-se în interior. La un moment dat, miezul unei astfel de sfere devine suficient de fierbinte ca să apară fuziunea nucleară. Atomii de hidrogen se ciocnesc pentru a forma heliu, însoțiți de o mare eliberare de energie, suficient de puternică pentru a contracara forța de micșorare a gravitației. Când energia rezultată din reacțiile de fuziune se potrivește cu gravitația care trage toate gazele înăuntru, apare un echilibru. O stea ia naștere. De-a lungul vieții ei, reacțiile de fuziune din miezul masivei stele va produce nu doar heliu, dar și carbon, oxigen, azot și toate celelalte elemente din tabelul periodic până la fier. În cele din urmă, combustibilul miezului se epuizează, lăsându-l să se prăbușească. Asta cauzează o explozie incredibil de puternică numită „supernova”. Sunt două lucruri de știut despre cum creeează supernovele elemente. În primul rând, această explozie eliberează atât de multă energie încât fuziunea o ia razna formând elemente cu atomi chiar mai grei decât fierul, cum ar fi argintul, aurul și uraniu. În al doilea rând, toate elementele care s-au acumulat în miezul stelei, cum ar fi carbonul, oxigenul, nitrogenul, fierul, ca și cele formate în explozia supernovei, sunt ejectate în spațiul interstelar unde se amestecă cu gazul care se află deja acolo. Istoria se repetă apoi. Nori de gaz, conținând acum multe elemente pe lângă hidrogenul și heliu originare, au zone cu o mai mare densitate atrag mai multă materie ș.a.m.d. Ca și înainte, rezultă noi stele. Soarele nostru s-a născut în acest fel acum 5 miliarde de ani. Asta înseamnă că gazul din care s-a format s-a îmbogățit cu multe elemente de la exploziile supernova de la începutul universului. Așa a ajuns soarele să aibă toate elementele. Încă e în mare parte hidrogen 71%, restul fiind majoritatea heliu 27%. Dar rețineți că, în timp ce primele stele erau alcătuite doar din hidrogen și heliu, restul elementelor din tabelul periodic constituie 2% din soare. Dar Pământul? Planetele se formează ca proces accidental la formarea stelelor din același nor de gaze ca și steaua însăși. Planete mici ca a noastră nu au suficientă gravitație pentru a avea sufiecient hidrogen și heliu, pentru că acestea sunt foarte ușoare. Așadar, deși carbonul, azotul, oxigenul ș.a.m.d. constituiau doar 2% din norul de gaz din care s-a format Pământul, aceste elemente mai grele formează majoritatea planetei noastre și tot ce e pe ea. Gândiți-vă, cu excepția hidrogenului și a puțin heliu, pământul pe care pășiți, aerul pe care-l respirați, totul e făcut din atomi creați în interiorul stelelor. Când oamenii de știință au înțeles asta prima oară în prima jumătate a secolului XX, faimosul astronom Harlow Shapley a comentat: „Suntem frați cu bolovanii, verișori cu norii.”