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."
Все материальные объекты вокруг нас состоят из субмикроскопических частиц, называемых молекулами. Те, в свою очередь, образованы из отдельных атомов. Молекулы часто разрушаются и снова создают новые молекулы. С другой стороны, практически все атомы, с какими мы взаимодействуем на протяжении жизни, — у нас под ногами, в воздухе, которым дышим, в пище, которую едим, наполняющие всё живое, включая нас, — существуют уже на протяжении миллиардов лет и были созданы не на нашей планете. Сегодня я хочу рассказать вам, о том, как они в итоге появились на Земле. Всё началось 14 миллиардов лет назад после события, именуемого Большим Взрывом, в результате которого возникла вселенная, состоявшая только из газа. Не было ни звёзд, ни планет. Газ был образован только из атомов — простейших частиц. 75% в его составе занимал водород, а 25% — гелий. Элементов наподобие углерода, кислорода или азота тогда ещё не существовало. Не было также железа, серебра и золота. В некоторых местах плотность газа была несколько выше, чем в других. Под действием силы притяжения такие области привлекали ещё больше окружающего газа, усиливая гравитацию, которая притягивала ещё больше газа и так далее. Таким образом, формировались огромные плотные газовые шары, продолжающие сжиматься под действием собственного гравитационного притяжения, нагреваясь изнутри. В какой-то момент ядро такого шара нагревалось до такой степени, что возникала термоядерная реакция. Атомы водорода сливались друг с другом в гелий, выбрасывая наружу энергию, достаточно сильную, чтобы противостоять силе притяжения. Когда энергия, полученная от ядерного синтеза, становилась равна силе притяжения, возникало равновесие. Рождалась звезда. На протяжении её существования, термоядерные реакции в звёздном ядре вырабатывают не только гелий, но и углерод, кислород и азот, а также все остальные элементы из периодической таблицы, вплоть до железа. Но со временем у ядра заканчивается горючее, и оно полностью разрушается. Это приводит к взрыву невероятной мощности, который мы называем Сверхновой. На данном этапе важно понимать два факта о том, как Сверхновые создают элементы. Во-первых, взрыв освобождает так много энергии, что синтез мгновенно ускоряется, формируя из атомов элементы тяжелее железа, к примеру, серебро, золото и уран. Во-вторых, все элементы, что скапливаются в ядре звезды, такие как углерод, азот, железо, и те, что возникли во время взрыва Сверхновой, выбрасываются в межзвёздное пространство, где они смешиваются с газом. История повторяется. Газ сгущается, включая в себя уже значительно больше элементов, помимо первоначальных водорода и гелия, образуя места с ещё более высокой плотностью и притягивая больше материи и так далее. Как и раньше, такой процесс приводит к появлению новых звёзд. Наше Солнце родилось таким же образом около 5 миллиардов лет назад. Это означает, что газ, исходящий от Солнца, обогащался множеством элементов, синтезированных во время взрывов Сверхновой со времён начала Вселенной. Именно так Солнце и смешивается со всеми элементами. Водород по-прежнему преобладает в составе — 71%, остальную часть занимает преимущественно гелий — 27%. Но помните, в то время как звёзды формировались только из водорода и гелия, около 2% от массы Солнца составляет масса атомов других элементов периодической таблицы. А как насчёт Земли? Планета — это побочный продукт грандиозного процесса формирования звезды, возникший из аналогичного газового облака. Маленькие планеты, как наша, не обладают достаточной силой притяжения, чтобы удержать много водорода или гелия, так как оба газа довольно лёгкие. Потому, несмотря на то, что углерод, азот, кислород и остальные составляли только 2% газового облака, из которого образовалась Земля, эти более тяжёлые элементы сформировали большую часть планеты и всё, что на ней. Задумайтесь: за исключением водорода и гелия, земля, по которой вы ходите, воздух, которым дышите, вы сами — всё состоит из атомов, которые возникли внутри звёзд. Когда учёные впервые узнали об этом в первой половине 20-го века, известный астроном Харлоу Шэпли сказал: «Мы родные братья камней и двоюродные — облаков».