7. Ders

---

KARMAŞIK ELEMENTLERİN OLUŞTURULMASI (oerproject.com)

Yıldızların doğuşuyla birlikte, Evrenin her yerinde yeni ışık ve enerji kaynakları ortaya çıktı. Helyum oluşturmak için hidrojen yandı. Karbon oluşturmak için ise helyum kullanıldı. Neon, oksijen, silikon ve demir de yıldızların yaşamları boyunca oluştu. Ancak, bu yıldızların yakıtı bitmeye başladığında işler gerçekten ilginç hale geldi. Periyodik tablonun tüm elementleri, yakıtlarının bitmesiyle sonuçlanan devasa patlamalarda meydana geldi. Yıldızların ölümü olmasaydı, dünyamızdaki hiçbir şey bugün var olmazdı.

• Bir yıldızın ölümünde ne olduğunu ve bunun kimyasal elementlerin oluşumuyla nasıl sonuçlandığını açıklayın.

• Helyum ve karbon gibi bazı elementlerin bir yıldızın ömrü boyunca neden oluştuğunu ve gümüş gibi diğer elementlerin neden oluşmadığını açıklayın.

• Bir yıldızın ölümünün günümüzle nasıl bağlantılı olduğunu açıklayın.

Orada mı? (oerproject.com)

Sol sütundaki her öğe için, o öğenin satırdaki dört nesnenin her birinde bulunabileceğini düşünüyorsanız, bir “x” işaretleyin. Nesne bir şekilde öğeyi içeriyorsa, nerede veya hangi biçimde olduğunu belirtin.

Tablo: Orada mı?

	Cep Telefonu	Araba	Köprü	Yabanmersinli Kek
Bakır	X elektrik devresi	X elektrik devresi	X güç kabloları	X 1 su bardağı çiğ
				yaban mersini içinde
				0.1 mg
Altın	X elektrik devresi	X elektrik devresi
Demir		X araba çerçevesi	X kirişler ve
			kablolar için alaşımlı
			çelikten
Kurşun	X devre kartı	X devre kartı	X orjinal boya
Merkür	X bateri	X bateri	X yüksek basınçlı
			sodyum (HPS) lambaları
Nikel	X bateri	X bateri	X kirişler ve kablolar
			için alaşımlı çelikten
Gümüş	X elektrik devresi	X elektrik devresi
Kalay	X sıvı kristal ekran	X sıvı kristal ekran
Çinko	X devre kartı	X devre kartı

Anlatılar ve Eşikler – Yeni Kimyasal Elementler (oerproject.com)

Karmaşıklık seviyesi, Eşik 2’den sonra, Evrende çok sayıda yıldız vardı, ama uzayın çoğu hala soğuk, karanlık ve çoğunlukla boştu. Evren neredeyse tamamen iki türden oluşuyordu. atomik madde, hidrojen ve helyum.

hidrojen ve helyum

Bunlar hem hafif gazlardı üstelik bunlardan biri tamamen durağandı. Sadece iki rengi olan, üstelik renklerden biri kesinlikle karışmayan bir ressam gibi, çok ilginç bir şey çizmek neredeyse imkansızdı.

Evrenin daha fazla renge, daha fazla kimyasal elemente ihtiyacı vardı. Ve bu, Eşik 3’ün işiydi. Yeni elementler yapmak, daha fazla proton ve nötronu kaynaştırmak anlamına geliyordu. Bunu yapmak için, yalnızca yaşlanan veya ölmekte olan büyük yıldızların içinde bulunabilecek çok yüksek sıcaklıklara ihtiyacınız vardı. Yalnızca Eşik 3, doğru Goldilocks Koşullarına sahipti. Neden? Büyük yıldızların o kadar çok kütlesi vardır ki, muazzam basınçlar ve sıcaklıklar yaratabilirler. Büyük yıldızlarda hidrojen tükendiğinde bu sıcaklıklar daha da yükselir.

Bu olduğunda, füzyon merkezde durur ve yıldız patlayan bir balon gibi çöker. Yıldız yeterince büyükse, çöküş çok büyük olur ve o kadar yüksek sıcaklıklar yaratır ki, helyum çekirdekleri birleşerek karbon çekirdeklerine dönüşebilir. Yıldız helyumunu tükettiğinde tekrar çöker ve döngü baştan başlar.

Yıldız ısınır ve oksijeni oluşturmak için karbonu kaynaştırmaya başlar. Tekrar çöker, sonra aynı şeyi silikon, nitrojen ve nihayetinde demir gibi diğer elementleri oluşturmak için yapar. Eğer gerçekten çok büyük bir yıldızsa, sonunda süpernova denen şeyle ölecektir. Bu o kadar sıcak ve enerjik bir patlama ki, bir süreliğine bütün bir galaksi gibi parlayacak ve periyodik tablonun diğer tüm elementlerini oluşturmaya yetecek kadar ısı üretecek.

Sonra süpernova bu yeni elementleri uzaya saçar. Birçok farklı elemente sahip bir Evrenimiz var. Üçüncü eşik, ilk büyük yıldız öldüğünde ilk kez geçildi ve bu eşik bugün hala milyarlarca büyük yıldızın ölmesi ve yeni karmaşıklık biçimleri oluşturmak için gereken hammaddeleri dağıtması nedeniyle geçiliyor.

• Yeni kimyasal elementler için Goldilocks Koşulları nelerdir?

Örnek cevap: Çok yüksek sıcaklıklar ve yaşlanan ve ölen yıldızlar.

• Süpernova nedir?

Örnek cevap: Büyük bir yıldız öldüğünde oluşan bir patlamanın sonucudur. Sonuç o kadar büyük ve o kadar sıcak ki, etrafındaki yıldızlardan çok, çok daha parlak olabilir.

Yıldızlar Bize Neler Verdi? (oerproject.com)

Demir, altın, bakır ve nikel ancak büyük kütleli yıldızların inanılmaz ısısında veya onlar ölürken meydana gelen dinamik patlamada yaratılabilir. Bu unsurlar birçok insanın günlük yaşamında önemli bir rol oynamaktadır. Hikayeye devam ederken, bu elementlerin özellikleri hakkında daha fazla şey öğreneceğiz.

David Christian, hidrojen ve helyumdan daha ağır kimyasal elementlerin yıldızlar tarafından nasıl oluşturulduğunu açıklıyor. Bu iki bölümden oluşan ders, yıldız türleri ve yaşam döngülerine odaklanmaktadır. Düşük kütleli yıldızlar ve yüksek kütleli yıldızlar çok farklı yollar izler ve yalnızca yüksek kütleli yıldızlar demirden daha ağır elementler üretebilir. Çok büyük yıldızlar yaşlandıklarında ve süpernova adı verilen büyük patlamalarda öldüklerinde, periyodik tablonun birçok kimyasal elementi uzaya dağılır. Aşağıdaki metni okuduktan sonra, ölen ve patlayan yıldızlardan kimyasal elementlerin nasıl oluştuğunu açıklayabilmelisiniz.

Anahtar sorular

1- Yüksek kütleli ve düşük kütleli yıldızlar arasındaki temel farklar nelerdir? Yaşlanan ve ölen yıldızlarda elementler nasıl üretilir?

2- Kimyasal elementlerin yaratılması neden dünyamız için önemli bir eşiktir?

Güzel Seattle’daki Lakeside School’dayız.

Şimdi bu güzel kampüse bakın. Bunun hidrojen ve helyumdan çok daha fazlasını içerdiğine dair iddiaya gireceğim; aslında, oldukça az miktarda karbon, oksijen, azot, muhtemelen biraz fosfor, kükürt ve periyodik tablodaki diğer tüm elementlerini içerdiğinden oldukça emin olabiliriz.

Bu periyodik tablodur; az önce bahsettiğimiz tüm unsurları görebilirsiniz. İşte sorun şu: Hidrojen var ve helyum var. Yalnızca hidrojen ve helyum içeren bir Evrende ne yapabilirdiniz? Kesinlikle her şeyi yapamazsın, bir gezegen yapamazsın, bir dizüstü bilgisayar yapamazsınız. Bütün bu diğer unsurlar nereden geldi?

Yıldızlardan geldiler. Şimdiye kadar hikayemiz soğumakta olan bir Evren hakkındaydı. Ve bu soğuma gerçekten önemliydi çünkü madde ve enerjinin birbirinden ayrılmasına izin verdi ve şimdiye kadar gördüğümüz madde biçimlerini yarattı. Ama şimdi Evrenin ısınmaya başlamasını konuşmamız gerekiyor. Ve bu ısınma yıldızların içinde oluyor. Yıldızların etrafımızda gördüğümüz diğer tüm elementleri pişirmesine izin veren bu ısınma süreci. İşte bu yüzden, hikayenin bu bölümününü yıldızlar oluşturuyor.

Bize en yakın yıldız Güneşimizdir. Yüzeyde Güneş 5.800 santigrat derecedir, ancak merkezinde 15 milyon derecedir. Bunu bir düşünün. Su yaklaşık 100 derecede kaynar; bu, var olan en soğuk sıcaklık mutlak sıfırın yaklaşık 373 derece üzerinde. Yani Güneş’in merkezi kaynayan sudan yaklaşık 40.000 kat daha sıcaktır. Bu muazzam sıcaklıklarda protonlar çok büyük bir enerjiye sahiptir ve son ünitede gördüğümüz gibi, gerçekten şiddetli bir şekilde birbirlerine çarparlar ve sonunda helyum çekirdeği oluşturmak üzere birleşirler. Şimdi bu oldukça zor, ama sorun şu: Orada karbon var; merkezinde altı proton var. Karbonun üstündeki altıyı görebilirsiniz. Yani karbon elde etmek için altı protonu birlikte parçalamamız gerekiyor ve bunun için 200 milyon derece gibi çok daha yüksek sıcaklıklara ihtiyacınız var. demir nerede? 26 protonlu demir var. Yani şimdi demir elde etmek için 26 protonu bir araya getirmeniz gerekiyor ve bunu yapmak için 3 milyar dereceye kadar yüksek sıcaklıklara ihtiyacınız var!

Peki, genç Evrenimizin neresinde 3 milyar derecelik sıcaklıkları bulacaksınız? Cevap: ölmekte olan yıldızların içinde.

Bu doğru, ölen yıldızlar. Ve işte nedeni: Çoğu yıldızın yaşamlarının çoğunu, yaşamlarının yaklaşık yüzde 90’ını milyarlarca yıl boyunca, protonları ve hidrojen çekirdeklerini helyum çekirdeklerine kaynaştırarak geçirdiğini unutmayın. Ama bir düşünün, yakıtları bittiğinde ne olur? Olan şu ki, yıldızın merkezindeki fırın yıldızı desteklemeyi bırakıyor; yerçekimi her şeyi çökertir. Bu çöküş gerçekten şiddetli ve merkezde yüksek sıcaklıklar yaratıyor, ancak ne kadar yüksek olduğuna, yıldızın ne kadar büyük olduğuna, ne kadar madde olduğuna, yerçekiminin ne kadar güçlü olduğuna bağlı.

Şimdi küçük yıldızları düşünün. Küçük bir yıldızın merkezinde fazla basınç yoktur, düşük sıcaklıklarda milyarlarca yıl boyunca hidrojeni yavaşça yakar ve çok uzun, yavaş bir yaşam sürer. Ve öldüğünde, eninde sonunda yakıtı biter ve sönen bir kamp ateşi gibi yavaş yavaş kaybolur.

Çok ilginç bir şey olmuyor. Daha büyük yıldızlar çok daha ilginç. Çekirdeklerinde daha yüksek sıcaklıklar yaratırlar; hidrojeni çok daha şiddetli yakarlar; ve hidrojenleri tükenip çöktüğünde 200 milyon dereceye kadar çok daha yüksek sıcaklıklar üretirler. Şimdi bunun altı protonu karbon oluşturmak için kaynaştırabileceğiniz sıcaklık olduğunu hatırlayabilirsiniz. Böylece karbon oluşturmak için helyum yakmaya başlarlar. Yıldızlar helyum bittiğinde, işler daha hızlı ve daha hızlı hareket etmeye başlar.

Bir yıldızda helyum biterse, karbonu 1 milyar dereceye yakın bir hızla neona dönüştürmeye başlayacaktır. Ve sonra, gitgide daha hızlı ve daha hızlı olmaya devam eden bir dizi çöküş ve yeni füzyon süreçlerinde, neonu oksijene, sonra oksijeni silikona kaynaştırmaya başlar. Ve son olarak, 3 milyar derecede, silikonu demire kaynaştırır ve bu, sürecin gidebileceği son yerdir. Size Cesare Emiliani’nin ölmekte olan devasa bir yıldızın hayatındaki son birkaç milyon yıla ilişkin harika tanımını okumak isterim: “Güneş’ten 25 kat daha büyük bir yıldız, çekirdeğindeki hidrojeni birkaç milyon yıl içinde tüketecektir. , yarım milyon yıl boyunca helyum yakacak ve - çekirdek büzülmeye ve sıcaklık yükselmeye devam ettikçe - 600 yıl boyunca karbon, altı ay boyunca oksijen ve bir gün boyunca silikon yakacak.” Bu zamana kadar, yıldızın merkezi, tüm bu farklı unsurlarla bir çeşit pasta gibi. Ve sonunda, demirle dolduğunda daha ileri gidemez. Çökecek; dış katmanlarını uzaya saçacak ve böylece az önce yarattığı tüm unsurları yıldızın etrafına yakın uzaya yayacaklar.

Şimdi periyodik tablodaki tüm elementleri demire kadar nasıl üreteceğimizi gördük, peki ya tüm diğer elementler? Onlar nereden geliyor? Cevap, bu elementlerin geri kalanının ölmekte olan yıldızlarda değil, patlayan yıldızlarda üretildiğidir. Bu doğru, patlayan yıldızlar. Şimdi, gerçekten büyük bir yıldız, merkezini demirle dolduğunda, sonunda çöker ve patlayarak şaşırtıcı sıcaklıklar üretir. Bu patlamalara süpernova denir ve tüm astronomide görebileceğiniz en muhteşem şeyler arasındadır. Sadece birkaç saniye içinde periyodik tablonun tüm elemanları o süpernova patlamasında üretilir.

O kadar parlak bir şekilde parlıyor ki, o kadar yüksek sıcaklıklar üretiyor ki, bir süpernova birkaç hafta boyunca bütün bir galaksiyi gölgede bırakabilir. Aslında, Bethlehem üzerindeki Yıldız gibi tarihte adını duyduğumuz “yeni yıldızların” çoğu süpernova olabilir. Yani ölü yıldızın olduğu yerde, süpernovanın olduğu yerde, periyodik tablodaki her bir elementi içeren devasa bir toz ve parçacık bulutumuz var ve uzayda sürükleniyor.

Ama tüm bunları perspektife koyalım. Bu üniteye, unutmayın, sadece helyum ve hidrojenden başka bir şey olmayan bir Evrende başladık. Şimdi, bu ünitenin sonunda, periyodik tablodaki tüm elementlere sahibiz. Ama gerçek şu ki, milyarlarca süpernova ve milyarlarca yıl sonra bile, helyum ve hidrojen Evrendeki atomların yüzde 98’ini oluşturuyor. Geri kalan her şey sadece yüzde 2’yi oluşturuyor. Bu yüzden düşünmeliyiz, önemli olan nedir?

O halde şimdi bazı sorular sormamız gereken zamana geldik: Bu eşiğin temel özellikleri nelerdir? Ve gerçekten önemli mi? Ayrıca şunu da sormalısınız, bu eşik için Goldilocks Koşulları neydi? Bu eşiği geçmemiş olsaydık, fark eder miydi? Evren hiç bu kadar büyük yıldızları içermeseydi ne olurdu? Ve son olarak, kanıtları düşünmelisiniz. Bu konuşma sırasında tek bir kanıt sunduğumu sanmıyorum. Neden bana inanmalısın? Bunu düşün. bu bölümde çok fazla şey ele aldık. Şimdi daha derine inmek senin işin.

Bir yıldızın ölümünde, inanılmaz derecede yüksek sıcaklıklar, periyodik tablonun her elementinin oluşmasına neden olur. Sonrasında uzayda yüzen bu elementler, sonunda yeni yıldızlara, gezegenlere ve burada Dünya’daki yaşamın tümüne girmenin yolunu bulur.

İki atomu kaynaştırmak için çok fazla ısı gerekir. Atom ne kadar büyük olursa, o kadar fazla ısı gerekir. Yıldızlar inanılmaz derecede sıcak olsa da, birkaç temel atomdan fazlasını oluşturacak kadar sıcak değildirler. Bir yıldızın yakıtı bittiğinde ya söner ya da patlar. Bu patlamalar, yıldızın kendisinden daha sıcak olan şaşırtıcı sıcaklıklar üretir. Birkaç saniye içinde periyodik tablonun tüm elementleri oluşur.

• Bir kap soğuk suya ısı (veya enerji) eklediğinizde ne olur? Hidrojen atomlarına enerji eklediğimizde bu bize ne anlatıyor?

Örnek cevap: Isı enerjidir. Bir tencereye veya bir atom grubuna enerji eklediğinizde, enerjinin bir kısmı harekete veya kinetik enerjiye dönüştürülür.

• Neden bazı yıldızlar basitçe kaybolurken, diğerleri sonunda helyumu karbona dönüştürmeye başlar?

Örnek cevap: Yıldızın boyutuna bağlıdır. Çok fazla yakıtı olmayan küçük yıldızlar basitçe yanacaktır. Yeterli helyum üreten daha büyük yıldızlar, hidrojen yakıtı bittiğinde helyum yakmaya başlayacak.

• Tüm yıldızlar sonunda demir üretebilecek mi?

Örnek cevap: Sadece çok büyük yıldızlar demir oluşturacak.

• Elementler sadece Dünya’da büyük miktarlarda mı var?

Örnek cevap: Dünyadaki birçok element çok küçük miktarlarda bulunur. Örneğin, dünyadaki tüm altın, küçük bir ofis binası büyüklüğünde, yaklaşık 66 fit yüksekliğinde bir küp oluşturacaktır.

Crash Course: Star Stuff Neden Önemlidir? (oerproject.com)

İnsan yaşamının tarihi, Evrenimizin var olduğu 13,8 milyar yılın yalnızca küçük bir kısmı olsa da, karmaşıklığı hızlandıran unsurlar çok önemlidir. Özellikle karbon, bizi buraya getiren temel bir elementtir ve karbon bazlı yaşam formları olarak karbon olmadan bir hiçiz. Ayrıca, modern dünyamız çoğunlukla karbonun milyonlarca yıl önce bize bıraktığı armağanlardan güç alıyor.

Merhaba, ben Emily Graslie ve Crash Course’a hoş geldiniz. Bugün kozmoloji ve yıldız kimyası kadar uzak bir şeyin neden insanlıkla derinden iç içe geçtiği hakkında konuşacağız: geçmişimiz, bugünümüz ve geleceğimiz.

On üç nokta sekiz milyar yıllık büyük anlatıya başladığımızda, Büyük Patlama’nın anlaşılmaz gizemleri ve Evrenimizin muazzam büyüklüğü aklımızı uçurur. Daha sonra yıldızlardaki kimyasal elementlerin doğuşuna bakmak için biraz zaman harcıyoruz. Bazen, bu yıldız kimyasına bakıp “tamam, tamam, dinozorlara ne zaman ulaşacağız?” diye düşünmek çok cezbedicidir. Veya, “Ne zaman bütün bu bilim şeylerini atıp insanlığa ulaşacağız?” diyorsunuz.

Ama oraya varmadan önce, kimyanın büyük anlatı için ne kadar önemli olduğunu göstermek için, size “yıldız maddelerinin” ne kadar önemli olduğunu göstermek için periyodik tablodaki unsurlardan sadece birini seçeceğim. “Küçük” büyük bir tarihe hazır olun. Bu cesur kahramanımız Carbon’un hikayesi. Evren bir patlama ile başlamıştı. Yaklaşık 3 dakika sonra, ilk protonlar ve nötronlar, en hafif iki elementimiz olan hidrojen ve helyum çekirdeğini oluşturdular, yani Karbon’un anası ve babası.

Daha sonra Evren, küçük izler dışında yeni elementlerin oluşması için çok hızlı bir şekilde soğudu. Bununla birlikte, Evren hala ışığın bile kaçamadığı baskıcı, bulanık bir radyasyon deniziydi. Hidrojen ve helyum çekirdekleri tam çıkıntılı atomlar bile olamazdı. Yaklaşık üç yüz seksen bin yıl ileri saralım ve Düşünce Balonu’na gidelim.

Evren, genç hidrojen ve helyum çekirdeklerinin elektronları yakalaması ve tam teşekküllü atomlar haline gelmesi için yeterince soğudu. Hidrojen ve helyum, Evrendeki baskın madde biçimleri haline geldi. Ama şimdilik bunlar incecik gazlardı, fazla yapısı veya karmaşıklığı olmayan hava kafalarıydı.

Tekrar ileri sar, yaklaşık 100 milyon yıl. Hidrojen ve helyum dağılımındaki hafif eşitsizlikler, bir araya toplanmalarına izin verdi. Yerçekimi daha fazla emdi. Ve daha fazlası, ta ki çok fazla baskı olana kadar ilk yıldızlar doğdu.

İçlerindeki hidrojen ve helyum o kadar sıkı bir şekilde sıkıştırıldılar ki, birleşerek lityum, ardından berilyum, bor ve sonunda Karbon doğdu.

Daha fazla yıldız, demire kadar daha ağır erkek ve kız kardeşlerle birlikte Carbon’u yarattı. İlk yıldızların yakıtı bitmeye başlayınca patladılar. Carbon ve kardeşleri boşluğa dağıldı. Altın ve uranyum gibi tüm ağır elementler yaratıldı. Big Bang’den yaklaşık altı yüz milyon yıl sonra, Carbon ve kardeşleri, milyonlarca yıldızla birlikte çok genç bir Samanyolu’nda bir araya geldi. Önümüzdeki 3 milyar yıl boyunca, bir dizi galaktik birleşmede partiye daha fazla yıldız katıldı ve ev dediğimiz dönen kozmik adayı yarattı.

Sonra yaklaşık 5 milyar yıl önce, yaklaşık bir ışık yılı uzakta, dev bir yıldız başka bir süpernovaya çöktü, mahallemizi daha fazla Karbon ve diğer elementlerle doldurdu ve Güneşimizin oluşumunu tetikledi. 0 Karbonun yaklaşık %99’u erken emekliliğini ilan etti. ve evini Güneş’in sıcak kucağında yaptı, ancak Dünyamızın bulunduğu yörünge yolunda bir parça Karbon sardı. Önümüzdeki birkaç milyon yıl içinde, diğer tüm unsurlarla birlikte, sonunda gezegenimiz olacak şeye yuvarlandı.

Teşekkürler Düşünce Balonu. Hadean dönemi gerçek bir karmaşaydı. Dünya asteroitler tarafından bombalandı, volkanlarla doluydu ve gökyüzü kırmızıydı. Zamanla, demir ve nikel gibi ağır elementler Dünya’nın çekirdeğine batarken, Karbon gibi daha hafif elementler yukarı doğru süzüldü ve bir gaz olarak gökyüzünü kazıyan ilk yanardağlardan püskürtüldü. Bir miktar karbon oksijenle birleşerek karbondioksiti oluşturdu ve atmosferde o kadar çok vardı ki, bu volkanik manzaranın üzerindeki gökyüzünü kırmızıya çevirdi.

Dünyanın ince kabuğunda daha katı karbon formları bulunabilir. Dünya’nın atmosferinin ve kabuğunun yalnızca küçük bir miktarı, bir yüzde puanının küçük bir kısmı, büyük oksijen ve silikon kütleleriyle karşılaştırıldığında sönük kalan Karbon’dan yapılmıştır. Ancak karbon kararlıdır ve bu, diğer elementlerin moleküler kombinasyonlarını oluşturma söz konusu olduğunda onu tüm elementlerin en esneklerinden biri yapar.

Bir bakıma karbon, çoğu moleküler karmaşıklığın temel taşını oluşturur. Karbon olmadan tüm moleküler kombinasyonların yaklaşık %95’inin var olmayacağı tahmin edilmektedir. Karbon olmasaydı, karmaşıklık muhtemelen hiçbir zaman en temel kimyanın ötesine geçemezdi. Yıldızlarımız olurdu, gazlarımız olurdu ve metallerimiz olurdu, birkaç temel mineralimiz olurdu. Ve başka bir şey değil. Hayat yok, karmaşık kimya yok, “biz” yokuz.

Ve Karbon diğer elementlerle bağlanmaya çok hazır olduğu için, bir gün, yaklaşık 3,8 ila 4 milyar yıl önce hayata dönüşecek olan kendi kendini kopyalayan organik kimyasallar için ana aday oldu. Karbon, oksijen, hidrojen ve nitrojen ile kolayca bağlanabilir - hepsi Dünya’da bol miktarda bulunur ve hepsi yaşam için çok önemlidir. Karbon hepsini birbirine bağladı. Çok esnek olduğu için karbon, son derece uzun molekülleri birbirine yapıştırmak için kullanılabilir; bu, yaşamı sürdürmek için gerekli moleküllerin ne kadar karmaşık olduğunu düşündüğünüzde kullanışlı bir şeydir. Karbon temelli yaşam, okyanusta tek hücreli organizmalar olarak başladı ve deniz yüzeyine yakın fotosentez yapan bakterilere dönüştü. Bu bakteri, önce altı yüz otuz beş milyon yıl önce denizde ve daha sonra yaklaşık iki yüz milyon yıl sonra karaların bitki bazlı fethi ile çok hücreli bitkilere dönüşecekti. Bahçenizdeki bitkiler ve akşam yemeklerinde yedikleriniz yaklaşık %45 Karbondur. Çok fazla Karbon yediğimiz göz önüne alındığında, onsuz açlıktan öleceğinizi iddia edebilirsiniz - ilk etapta evrimleşmiş olacağınızı değil.

Bitkiler ayrıca karbona ihtiyaç duyar, karbondioksiti alır ve fotosentezin atık ürünü olarak oksijeni dışarı atar. Fotosentez süreci, yaklaşık 2,5 milyar yıl önce atmosferdeki oksijende büyük bir artışa yol açtı. Yan ürün, diğer Karbon bazlı bakterilerin oksijenin enerjisini kullanmaya başlaması ve giderek daha karmaşık formlara dönüşmesiydi. Buna balıklar, kurbağalar, dinozorlar, aslanlar, kaplanlar, çift kabuklular ve siz dahilsiniz. Doğanın tüm evrimsel destanı, çok hücreli organizmalar, yırtıcılar, avlar ve tüm hayatta kalanlar, varlıklarını karbona borçludur. Vücudunuz %65 oksijen, %10 hidrojen, %3 nitrojen ve bir miktar kalsiyum, fosfor, potasyum, kükürt, sodyum, klor ve magnezyumdan oluşur ve hepsi %18 Karbon tarafından bir arada tutulur.

Karbon bakımından zengin bitkiler insanlık tarihinde önemli bir rol oynadı. Yediğimiz mahsullerden, barınak sağlayan ahşap evlere, enerji için pişirmek için yaktığımız odunlara, şehirlerimizi inşa etmek ve teknolojimizi büyütmek için kullandığımız daha da enerji yoğun odun kömürüne kadar her şeyde vardı. Karbon bu şekilde manipüle edilemeseydi, muhtemelen son 10.000 yıllık tarih hiç yaşanmamış olacaktı ve biz hala Dünya’nın etrafında dolaşan taş aletlerle birkaç milyon toplayıcı olurduk. internet olmadan

Karbon aynı zamanda 13,8 milyar yıldaki en büyük sıçramalardan birinden de sorumludur: Modern çağda karmaşıklığın yükselişi ve Evrende gördüğümüz her şeyden daha fazla enerji yoğunluğu kullanan daha karmaşık sistemler yarattığımız Antroposen. . Mikroskobik fotosentez yapan bakterilerden Karbonifer’de var olan dev ormanlara kadar hepsi kaçınılmaz olarak öldü ve bazıları toprağa gömüldü, çürümeye karşı korundu ve üzerlerine daha fazla toprak düştükçe milyonlarca yıl boyunca battı. Bu bitkiler kabuğun derinliklerine battıkça, basınç sıcaklıkları yükseltti. Bu basınç ve ısı santralleri kömüre dönüştürdü. Kömür, insanlar tarafından MÖ 1000 gibi erken bir tarihte yangın başlatmak için bir kaynak olarak kullanıldı, ancak yaydığı zararlı duman, ahşabı uzun süre tercih etti. Yani kömür ikinci seçenekti. Eski uygarlıklar bunu kesinlikle biliyordu: Romalılar tarafından kömür için kullanılan Latince kelime Karbon idi. Daha sonra, İngiltere’de Sanayi Devrimi henüz emekleme dönemindeyken, artan yakıt talepleri için odun kıtlığı İngilizleri kömüre çevirmeye itti. 1709’da Abraham Darby, Kömür yerine kömürden elde edilen kok kullanarak çelik üretimini artırdı. 1781’de James Watt, her türlü üretim ve demiryolu taşımacılığının motorlarında yolunu bulan ticari olarak uygun bir buhar motoru üretti. Oradan, sanayileşme tüm dünyaya yayıldı, tüm insanları bir insan ağı içinde birbirine daha sıkı bağladı, daha fazla fikir alışverişi ve üretimi yaptı, değişimi hızlandırdı ve enerji konsantrasyonunu hızla artırdı.

Hepsi kömür formundaki küçük Karbon sayesinde. Bugün bile, tüm enerji üretiminin yaklaşık %43’ü kömürden kaynaklanmaktadır. Büyük ölçüde karbon kıvılcımıyla ateşlenen Sanayi Devrimi ile daha ucuza üretilebilecek mallar geldi - ki bu harikaydı! Lüks mallar günlük temel ihtiyaçlara dönüştü, taşıma kapasitesi giderek arttı ve insanlar çiftlik dışında daha fazla fırsat buldu. Günümüzün muazzam fikir, ilerleme ve ticaret dokusu – karmaşıklığın bir sonraki yükselişi – kendisini karbona borçludur. Günümüzde, petrol ve doğal gaz gibi diğer fosil yakıtlardan da büyük ölçüde yararlanıyoruz. Yüz milyonlarca yıl önce karbon temelli deniz yaşamı öldü, denizlerin ve okyanusların dibine battı ve siltin derinliklerine gömüldü. Bu kadar yoğun basınçlarla karbon, ya yağ dediğimiz siyah bir çamura dönüşüyor ya da o kadar yüksek sıcaklıklara ısıtılıyor ki, doğal gaza dönüşüyor. Bu, yalnızca küresel üretimi şekillendirmekle kalmaz ve ulaşımdan günlük mallarımıza, kullandığımız ve bağımlı olduğumuz sayısız plastik ürüne kadar yaşam kalitemizi doğrudan etkilemekle kalmaz, aynı zamanda petrol zengini ülkeler ve petrol ile günümüz siyasetini de şekillendirir.

İronik olarak, yine de, Carbon bizim düşüşümüzü de kanıtlayabilir. Günümüzde insan karmaşıklığına yönelik en büyük tehditlerden biri, bu fosil yakıtlara olan bağımlılığımızdır. Atmosfere saldıkları karbondioksit, Dünya’nın ortalama yüzey sıcaklığını yükselterek büyük çevre sorunlarına ve insanların acı çekmesine neden olacak. Sonuç olarak felaket meydana gelirse, karmaşıklığın yükselişi için çok önemli olan Carbon, karmaşıklığı ciddi bir durma noktasına getirebilir. Ancak bazı Karbon formları, kaleminizde bulabileceğiniz son derece yumuşak bir malzeme olan grafit formunda biraz daha iyi huyludur. Bazen elektriği iletmek için grafit kullanılır.

Ve yelpazenin diğer ucunda, bilinen en sert malzeme, yine Karbon’un bir hediyesi olan elmastır. Elektrik yalıtkanları ve termal iletkenler gibi her türlü gelişmiş makine için çok önemli olan elmaslar, belki de en çok 1930’larda değeri fırlayan pahalı bir kaya olarak bilinir. Bu, birçok insanı evlilik teklif etmek için bir aylık maaşını parlak bir kayaya harcamaya ikna eden bir elmas şirketinin son derece başarılı bir reklam kampanyası sayesinde oldu. Bu, bu parlak taşlar uğruna çevrenin ve insanların trajik bir şekilde sömürülmesine yol açtı. Dolayısıyla karbonu, ona bakma şeklimize bağlı olarak hem bir hediye hem de bazen bir lanet olarak düşünebiliriz. Karbon, doğal olarak oluşan 92 elementten sadece 1’idir, diğerleri arasında yapbozun tek bir parçasıdır. Ancak, Carbon, Evrendeki tüm karmaşıklık hikayesi için kesinlikle hayati önem taşıyordu. Onsuz modernite ve insan karmaşıklığının dorukları olmazdı. Sanayi Devrimi, antik ve ortaçağ uygarlıkları ve tüm bitki ve hayvanların evrimi ile birlikte olmazdı. Carbon’u denklemden çıkarın ve tüm bu karmaşıklık var olmayacaktı. Karbonun yanlış kullanımı ve Antroposen’deki insan karmaşıklığının kaderi benzer şekilde mahkum edilebilir. Karbon olmasaydı, artan karmaşıklığın hikayesi, yıldızlar, uzay tozu ve boşlukta yüzen çorak gezegenleri içeren kısa bir hikaye olurdu. Ve etrafta bunu söyleyecek kimse olmayacaktı. Bazı durumlarda, bu artan karmaşıklık hikayesi hiç yaşanmazdı. Carl Sagan’dan alıntı yapmak gerekirse: kozmos da içimizdedir. Biz yıldızlardan yapılmışız. Biz kozmosun kendisini tanımasının bir yoluyuz.

Periyodik tablo sadece bilim insanları için değildir. Elementler, özellikle karbon - insanlığın tüm yönlerinde önemi vardır ve çoğu zaman tarihimizi anlamanın anahtarıdır. Bu element, Evreni çarpıcı bir şekilde değiştirdi ve Dünya’daki bolluğu diğerlerine kıyasla küçük görünse de, Dünya’daki tüm yaşam karbon bazlıdır. Karbon ve tüm yıldızlar önemli.

• Karbon var olmadan önce Evren nasıldı ve sonra nasıldı?

Örnek Cevap: Karbondan önce Evren bulanık, donuk ve karanlıktı; karmaşık değil. Karbondan sonra işler daha karmaşık hale geldi ve daha birçok element oluştu.

• Karbonu Dünya’da bu kadar önemli yapan nedir?

Örnek Cevap: Tüm moleküler kombinasyonların yüzde doksan beşi karbon kullanır ve onsuz yaşam olmazdı.

• Karbonun esnekliği ilk yaşam formlarına nasıl yol açtı?

Örnek cevap: Karbon, diğer moleküllerin birbirine yapışmasını sağlar, bu da onları daha karmaşık hale getirir; karmaşık moleküller, ilk tek hücreli organizmalara evrimleşen şeydir (ve fotosentez yapan bakteriler gibi başka faktörler de vardı).

• Kömür “karmaşıklığın bir sonraki yükselişinden” nasıl sorumludur?

Örnek cevap: Kömür, insanların birbirine daha sıkı bağlı olduğu için daha fazla fikrin değiş tokuş edildiği yeni bir çağa ilerlememizi sağlayan Sanayi Devrimi’ni ateşledi.

• Karbonun nihayetinde bizim çöküşümüz olması neden mümkün olabilir?

Örnek cevap: Milyonlarca yıl önceki karbon bize şu anda bağımlı olduğumuz tüm fosil yakıtları verdi. Onlar tükendiğinde bizim yaşam biçimimiz mümkün olmayabilir.