🕸️ 🕵🏼 👨🏻‍⚖️ Tanyakan Ethan No. 71: Planet Berat, Sun Light? 🙋🏿 🐹 👹

Matahari hampir seluruhnya terdiri dari hidrogen dan helium, dan ada sangat sedikit unsur-unsur ini di Bumi. Bagaimana ini bisa terjadi?

Keuntungan terbesar pemuda adalah ketidakmampuan untuk mengetahui apa yang tidak mungkin.
- Adam Brown

Setiap minggu Anda mengirimkan kepada saya pertanyaan Anda, dari mana saya memilih yang terbaik. Tapi terkadang itu yang paling sulit untuk menjawab pertanyaan paling sederhana. Misalnya, lihatlah Matahari dan bintang-bintang, lalu di planet-planet. Seseorang dapat memutuskan bahwa mereka berbeda hanya dalam massa - bahwa jika Anda membuat planet ini sangat masif, itu akan menjadi bintang - tetapi bagaimana Anda kemudian menjelaskan pengamatan sederhana yang dilakukan oleh Greg Rogers:

Jika Matahari (dan semua bintang) terutama terdiri dari hidrogen dan helium, mengapa distribusi materi antar planet berbeda dari mereka?

Distribusi materi planet tidak hanya berbeda dari bintang-bintang - itu sangat berbeda.

Jika kita melihat permukaan planet kita, kita akan menemukan banyak sekali elemen: sekitar 90 elemen ditemukan dalam endapan alami. Kami memiliki cukup hidrogen, tetapi tidak mendominasi, terutama ketika dihitung berdasarkan massa. Udara terutama terdiri dari nitrogen dan oksigen; lautan yang menutupi planet ini adalah 11% hidrogen berdasarkan massa (setelah semua, setiap atom oksigen 16 kali lebih berat dari hidrogen); Benda padat makhluk hidup dan benda mati, dari batu ke tanah, dari tanaman ke hewan, mengandung cukup banyak hidrogen, tetapi lebih banyak natrium, oksigen, silikon, aluminium, dan banyak elemen lainnya.

Setelah terjun ke kedalaman planet ini, kita akan menemukan situasi yang bahkan lebih sulit. Tentu saja, helium disimpan di suatu tempat di rongga bawah tanah, tetapi diperoleh sebagai hasil peluruhan radioaktif dari elemen superheavy selama miliaran tahun. Sejumlah kecil hidrogen juga ada di sana, tetapi unsur-unsur yang lebih berat akan ada di sana: logam seperti besi, nikel, kobalt, serta unsur-unsur yang melebihi batas stabilitas dalam tabel periodik.

Kita tahu ini, karena lapisan-lapisan Bumi menjadi lebih padat ketika mereka terjun ke planet ini. Dan ini bukan hanya karena kompresi gravitasi; elemen terberat jatuh begitu saja. Ini sangat penting, jadi saya ulangi: di masa muda ada berbagai macam elemen di Bumi, tetapi elemen yang lebih berat jatuh, dan yang ringan tetap "mengambang" di atas - sama seperti cairan yang kurang padat melayang di atas yang lebih padat.

Cairan dan benda untuk meningkatkan kepadatan: bola ping-pong; minyak tabung; alkohol medis; tutup botol plastik; minyak sayur; manik-manik; air tomat ceri; cairan pencuci piring; susu dadu; sirup maple; kernel jagung; sirup jagung; sayang; baut logam.

Jadi, mempelajari permukaan Bumi, kita melihat unsur-unsur paling ringan yang dibuatnya. Sebagian besar elemen lain dalam komposisinya lebih berat dan lebih padat. Karena itu, kami memiliki sangat sedikit hidrogen dan helium.

Kita sekarang beralih ke Matahari dan bintang-bintang. Mari kita lihat spektrum surya: ada garis serapan yang berbeda di atasnya, mewakili keseluruhan keseluruhan elemen yang tersedia di Bumi, serta beberapa yang tidak ditemukan di alam.

Apa yang segera tampak adalah dua set garis penyerapan, untuk hidrogen dan helium, yang sangat kuat. Ketika kami mulai memahami bagaimana bintang bekerja, dan bagaimana suhu, ionisasi, dan kelimpahan elemen saling berhubungan, kami menemukan bahwa Matahari adalah 70% hidrogen, 28% helium, dan 1-2% elemen lainnya. .

Dan Bumi 99% terdiri dari "unsur-unsur lain"! Mengapa Untuk memahami hal ini, mari kembali ke tempat kelahiran mereka: ke nebula tempat bintang-bintang terbentuk. Ini adalah awan molekul, terutama terdiri dari hidrogen, dan mengandung banyak helium dan beberapa zat lainnya - yang mulai runtuh karena gravitasinya sendiri.

Pada tahap awal pembentukan bintang, gravitasi adalah yang paling penting. Benjolan muncul di awan gas, densitasnya meningkat, dan area dengan kepadatan tinggi menarik semakin banyak materi. Karena keruntuhan gravitasi terjadi agak cepat, dan tidak ada metode yang efektif untuk memancarkan energi dari awan gas, keruntuhan itu mengarah pada pemanasan lapisan dalam gumpalan ini. Setelah beberapa saat, hidrogen dalam inti mencapai suhu dan kerapatan yang diinginkan untuk memulai fusi nuklir.

Bintang-bintang yang baru lahir berbeda: warna berbeda, dengan suhu dan massa berbeda. Tetapi kebanyakan dari mereka memiliki fitur yang sama - mereka tidak terbentuk dalam isolasi, tetapi muncul di perusahaan gumpalan materi lainnya. Yang terbesar di antara mereka, setelah menerima start awal terbesar, akan tumbuh menjadi planet berbatu, raksasa gas, atau, dalam kasus ekstrem, menjadi bintang lain.

Pada saat yang sama, energi yang dipancarkan oleh bintang induk dalam sistem tersebar ke luar dan berinteraksi dengan apa yang ditemui di jalurnya. Ini adalah angin matahari, ion, elektron, dan, tentu saja, foton. Tapi apa yang dihadapi dengan partikel energi ini?

Dalam kasus setiap planet atau planetoid, mereka bertemu dengan yang paling eksternal, dengan unsur-unsur paling ringan, karena merekalah yang "melayang" di permukaan di atas yang lebih berat, tenggelam lebih dekat ke pusat. Bayangkan bahwa Anda menendang bola sepak dengan sekuat tenaga, lalu pikirkan perbedaan antara saat Anda menendang bola bowling. Jangan berpikir tentang kaki - bayangkan sebuah bola. Bola sepak akan mendapatkan kecepatan lebih tinggi dan terbang jauh, dan bola bowling akan sulit bergerak.

Mengapa Karena dorongan energi yang sama, yang diberikan oleh benda-benda dari massa yang berbeda, membuat yang lebih ringan bergerak lebih cepat.

Diagram gas pelarian dari permukaan planet. Garis gas yang ditarik di atas planet ini berarti bahwa ia akan dapat melarikan diri dari gravitasinya. Itulah sebabnya planet berbatu tidak memiliki atmosfer hidrogen dan helium, dan gas raksasa - ada

semacam tendangan di hampir semua dunia cukup untuk mengetuk hampir semua hidrogen dan semua helium ke ruang antarbintang. Energi yang dipancarkan bintang cukup untuk memberikan atom-atom ini kecepatan yang diperlukan untuk mengatasi tarikan, dan mereka menjadi tidak terhubung oleh gravitasi dengan dunia ini.

Hanya di raksasa gas, dunia dengan setidaknya dua kali massa bumi, gravitasi cukup kuat untuk menahan helium dan hidrogen. Dan semakin besar dunia, semakin tebal cangkangnya. Dipercayai bahwa raksasa gas memiliki inti padat yang padat yang terdiri dari unsur-unsur berat, tetapi itu hanya dapat dicapai melalui banyak lapisan di mana hidrogen mendominasi.

Jadi, menjawab pertanyaan Anda, Greg, semua planet diciptakan dari bahan yang sama, dan jika itu bukan karena radiasi yang dipancarkan oleh bintang-bintang, hidrogen dan helium akan berlaku di setiap planet, seperti pada Matahari dan bintang-bintang lainnya. Tetapi karena kedekatannya dengan sumber energi, semua elemen di planet ini mendapatkan tendangan energi, dan dalam kasus planet berbatu yang kita kenal, itu sudah cukup untuk membersihkan dunia dari semua hidrogen dan helium gratis. Hanya dengan memperoleh massa yang sangat besar, dan cukup jauh dari bintang induknya, dimungkinkan untuk menjaga unsur-unsur paling ringan terhadap semua radiasi ini. Dan semakin besar Anda, semakin banyak yang bisa Anda pegang. Dan Anda dapat meningkatkan massa menjadi sekitar 8% dari massa Matahari, setelah itu Anda akan mulai mengubah hidrogen menjadi helium di inti Anda, dan Anda akan menjadi bintang sendiri!

Itulah sebabnya elemen-elemen tersebut berada di tempat mereka berada. Terima kasih atas pertanyaan yang luar biasa ini, dan saya harap penjelasannya menjadi jelas bagi Anda dan yang lainnya. Kirimkan saya pertanyaan dan saran Anda untuk artikel berikut.

Tanyakan Ethan No. 71: Planet Berat, Sun Light?

Matahari hampir seluruhnya terdiri dari hidrogen dan helium, dan ada sangat sedikit unsur-unsur ini di Bumi. Bagaimana ini bisa terjadi?

More articles: