परमाणु नाभिक का निर्माण. तारों का विकास, रासायनिक तत्वों की उत्पत्ति और ग्रहों का रासायनिक विकास ब्रह्मांड में रासायनिक तत्वों का निर्माण कैसे हुआ

ब्रह्माण्ड में रासायनिक तत्वों की उत्पत्ति

पृथ्वी पर रासायनिक तत्वों का निर्माण

सब जानते हैं रासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी - मेज़ मेंडलीव . वहां बहुत सारे तत्व हैं और भौतिक विज्ञानी अधिक से अधिक भारी ट्रांसयूरेनियम बनाने के लिए लगातार काम कर रहे हैं तत्वों . परमाणु भौतिकी में इन नाभिकों की स्थिरता से संबंधित बहुत सी दिलचस्प बातें हैं। स्थिरता के सभी प्रकार के द्वीप हैं और संबंधित त्वरक पर काम करने वाले लोग इसे बनाने की कोशिश कर रहे हैं रासायनिक तत्वों बहुत उच्च परमाणु क्रमांक के साथ. लेकिन ये सब तत्वों वे बहुत लंबे समय तक जीवित नहीं रहते. यानी आप इसकी कई गुठली बना सकते हैं तत्व , किसी चीज़ पर शोध करने का समय रखें, साबित करें कि आपने वास्तव में इसे संश्लेषित किया है और इसकी खोज की है तत्व . इसे एक नाम देने का अधिकार प्राप्त करें, शायद नोबेल पुरस्कार मिल जाए। लेकिन इनके स्वभाव में रासायनिक तत्व ऐसा नहीं लगता है, लेकिन वास्तव में वे कुछ प्रक्रियाओं में उत्पन्न हो सकते हैं। लेकिन वे बिल्कुल नगण्य मात्रा में और कम समय में विघटित हो जाते हैं। इसलिए, में ब्रह्मांड , मूलतः हम देखते हैं तत्वों यूरेनियम और लाइटर से शुरुआत।

ब्रह्मांड का विकास

लेकिन ब्रह्मांड हमारा विकास हो रहा है. और सामान्य तौर पर, जैसे ही आप किसी प्रकार के वैश्विक परिवर्तन के विचार में आते हैं, आप अनिवार्य रूप से इस विचार पर आते हैं कि जो कुछ भी आप चारों ओर देखते हैं, वह किसी न किसी अर्थ में नाशवान हो जाता है। और अगर, लोगों, जानवरों और चीज़ों के संदर्भ में, हम किसी तरह इस पर सहमत हो गए हैं, तो अगला कदम उठाना कभी-कभी अजीब लगता है। उदाहरण के लिए, क्या पानी हमेशा पानी होता है या लोहा हमेशा लोहा होता है?! उत्तर नहीं है, क्योंकि यह विकसित होता है। ब्रह्मांड सामान्य तौर पर और एक समय में, स्वाभाविक रूप से, कोई पृथ्वी नहीं थी, उदाहरण के लिए, पृथ्वी और उसके सभी घटक भाग किसी निहारिका में बिखरे हुए थे जहाँ से सौर मंडल का निर्माण हुआ था। आपको और भी पीछे जाने की जरूरत है और पता चलता है कि एक समय में न केवल मेंडेलीव और उनकी आवर्त सारणी थी, बल्कि इसमें कोई भी तत्व शामिल नहीं थे। हमारे बाद से ब्रह्मांड बहुत गर्म, बहुत सघन अवस्था से गुजरते हुए पैदा हुआ था। और जब यह गर्म और घना होता है, तो सभी जटिल संरचनाएँ नष्ट हो जाती हैं। और इसलिए, बहुत प्रारंभिक इतिहास में ब्रह्मांड वहां कोई स्थिर पदार्थ या प्राथमिक कण भी नहीं थे जिनसे हम परिचित हों।

ब्रह्माण्ड में प्रकाश रासायनिक तत्वों की उत्पत्ति

रासायनिक तत्व हाइड्रोजन का निर्माण

जैसा ब्रह्माण्ड का विस्तार हो रहा था , ठंडा हो गया और कम सघन हो गया, कुछ कण प्रकट हुए। मोटे तौर पर, हम सूत्र का उपयोग करके प्रत्येक कण द्रव्यमान को ऊर्जा निर्दिष्ट कर सकते हैं ई=एमसी 2 . प्रत्येक ऊर्जा के लिए हम एक तापमान जोड़ सकते हैं और जब तापमान इस महत्वपूर्ण ऊर्जा से नीचे चला जाता है, तो कण स्थिर हो सकता है और अस्तित्व में रह सकता है।
क्रमश ब्रह्माण्ड का विस्तार हो रहा है , ठंडा हो जाता है और स्वाभाविक रूप से आवर्त सारणी से सबसे पहले प्रकट होता है हाइड्रोजन . क्योंकि यह सिर्फ एक प्रोटॉन है. अर्थात्, प्रोटॉन प्रकट हुए, और हम ऐसा कह सकते हैं हाइड्रोजन . किस अर्थ में ब्रह्मांड पर 100% इसमें हाइड्रोजन, डार्क मैटर, डार्क एनर्जी और ढेर सारा विकिरण शामिल है। परन्तु साधारण पदार्थ से ही है हाइड्रोजन . के जैसा लगना प्रोटान , दिखाई देने लगते हैं न्यूट्रॉन . न्यूट्रॉन थोड़ा भारी प्रोटान और यह इस तथ्य की ओर ले जाता है कि न्यूट्रॉन थोड़ा कम दिखता है. ताकि दिमाग में कुछ अस्थायी कारक हों, हम जीवन के एक सेकंड के पहले अंश के बारे में बात कर रहे हैं ब्रह्मांड .

"पहले तीन मिनट"
दिखाई दिया प्रोटान और न्यूट्रॉन , गर्म और टाइट लगता है। और साथ प्रोटोन और न्यूट्रॉन थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएं शुरू हो सकती हैं, जैसे तारों की गहराई में। लेकिन वास्तव में, यह अभी भी बहुत गर्म और घना है। इसलिए, आपको जीवन के पहले सेकंड से कहीं न कहीं थोड़ा इंतजार करने की जरूरत है ब्रह्मांड पहले मिनट तक. वेनबर्ग की एक प्रसिद्ध पुस्तक है जिसका नाम है "पहले तीन मिनट"और यह जीवन के इस चरण को समर्पित है ब्रह्मांड .

रासायनिक तत्व हीलियम की उत्पत्ति

पहले मिनटों में, थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएं होने लगती हैं, क्योंकि सभी ब्रह्मांड किसी तारे के आंतरिक भाग के समान और थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएं हो सकती हैं। बनना शुरू करो हाइड्रोजन आइसोटोप – ड्यूटेरियम और तदनुसार ट्रिटियम . भारी पदार्थ बनने लगते हैं रासायनिक तत्व – हीलियम . लेकिन आगे बढ़ना कठिन है, क्योंकि कणों की संख्या के साथ स्थिर नाभिक 5 और 8 नहीं। और यह इतना जटिल प्लग निकला।
कल्पना करें कि आपके पास लेगो के टुकड़ों से भरा एक कमरा है और आपको इधर-उधर भागने और संरचनाओं को इकट्ठा करने की ज़रूरत है। लेकिन विवरण बिखर जाते हैं या कमरा फैल जाता है, यानी किसी तरह सब कुछ हिल जाता है। आपके लिए भागों को इकट्ठा करना कठिन है, और इसके अलावा, उदाहरण के लिए, आप दो को एक साथ रखते हैं, फिर आप दो और को एक साथ रखते हैं। लेकिन पांचवें को इसमें शामिल करना असंभव है। और इसलिए, जीवन के इन पहले मिनटों में ब्रह्मांड , मूलतः, केवल बनने का प्रबंधन करता है हीलियम , थोड़ा लिथियम , थोड़ा ड्यूटेरियम अवशेष। वह बस इन प्रतिक्रियाओं में जल जाता है, उसी में बदल जाता है हीलियम .
तो मूल रूप से ब्रह्मांड से मिलकर बनता है हाइड्रोजन और हीलियम , उसके जीवन के पहले मिनटों के बाद। साथ ही थोड़े भारी तत्वों की बहुत कम संख्या। और मानो, यहीं पर आवर्त सारणी के निर्माण का प्रारंभिक चरण समाप्त हुआ। और पहले तारे दिखाई देने तक विराम रहता है। तारे फिर से गर्म और घने हो जाते हैं। आगे बढ़ने की स्थितियां बन रही हैं थर्मोन्यूक्लियर संलयन . और तारे अपना अधिकांश जीवन संश्लेषण में बिताते हैं हीलियम से हाइड्रोजन . यानी, यह अभी भी पहले दो तत्वों वाला एक गेम है। अत: तारों के अस्तित्व के कारण, हाइड्रोजन छोटा होता जा रहा है हीलियमबड़ी हो रही। लेकिन यह समझना महत्वपूर्ण है कि अधिकांश भाग में, पदार्थ ब्रह्मांड सितारों में नहीं है. अधिकतर सामान्य पदार्थ चारों ओर बिखरे हुए हैं ब्रह्मांड गर्म गैस के बादलों में, आकाशगंगा समूहों में, समूहों के बीच तंतुओं में। और यह गैस कभी भी तारों में नहीं बदल सकती, यानि इस अर्थ में, ब्रह्मांड अभी भी मुख्य रूप से शामिल रहेगा हाइड्रोजन और हीलियम . यदि हम एक साधारण पदार्थ के बारे में बात कर रहे हैं, लेकिन इस पृष्ठभूमि के खिलाफ, प्रतिशत स्तर पर, हल्के रासायनिक तत्वों की मात्रा कम हो जाती है, और भारी तत्वों की मात्रा बढ़ जाती है।

तारकीय न्यूक्लियोसिंथेसिस

और आरंभिक युग के बाद भी ऐसा ही हुआ न्यूक्लियोसिंथेसिस , स्टारडम का युग आ रहा है न्यूक्लियोसिंथेसिस जो आज भी जारी है. तारे में, आरंभ में हाइड्रोजन में बदल जाता हुँ हीलियम . यदि स्थितियाँ अनुमति देती हैं, और परिस्थितियाँ तापमान और घनत्व हैं, तो निम्नलिखित प्रतिक्रियाएँ होंगी। हम आवर्त सारणी के साथ जितना आगे बढ़ते हैं, इन प्रतिक्रियाओं को शुरू करना उतना ही कठिन होता है, उतनी ही अधिक चरम स्थितियों की आवश्यकता होती है। तारे में स्थितियाँ अपने आप निर्मित होती हैं। तारा अपने आप पर दबाव डालता है, इसकी गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा गैस के दबाव और अध्ययन से जुड़ी इसकी आंतरिक ऊर्जा से संतुलित होती है। तदनुसार, तारा जितना भारी होता है, वह उतना ही अधिक संकुचित होता है और केंद्र में अधिक तापमान और घनत्व प्राप्त करता है। और वहां अगले लोग जा सकते हैं परमाणु प्रतिक्रियाएँ .

तारों और आकाशगंगाओं का रासायनिक विकास

संश्लेषण के बाद सूर्य में हीलियम , अगली प्रतिक्रिया शुरू होगी और बनेगी कार्बन और ऑक्सीजन . प्रतिक्रियाएँ आगे नहीं बढ़ेंगी और सूर्य ऑक्सीजन-कार्बन में बदल जाएगा व्हाइट द्वार्फ . लेकिन साथ ही, सूर्य की बाहरी परतें, जो पहले से ही संलयन प्रतिक्रिया से समृद्ध हैं, उखड़ जाएंगी। सूर्य एक ग्रह नीहारिका में बदल जाएगा, बाहरी परतें अलग हो जाएंगी। और अधिकांश भाग के लिए, उत्सर्जित पदार्थ, अंतरतारकीय माध्यम के पदार्थ के साथ मिश्रित होने के बाद, अगली पीढ़ी के सितारों का हिस्सा बन सकता है। तो तारों का इस प्रकार का विकास होता है। रासायनिक विकास हो रहा है आकाशगंगाओं , बनने वाले प्रत्येक बाद के तारे में औसतन अधिक से अधिक भारी तत्व होते हैं। इसलिए, सबसे पहले तारे जो शुद्ध से बने हाइड्रोजन और हीलियम उदाहरण के लिए, उनके पास चट्टानी ग्रह नहीं हो सकते। क्योंकि उन्हें बनाने के लिए कुछ भी नहीं था। पहले तारों के विकास चक्र से गुजरना आवश्यक था, और यहां जो महत्वपूर्ण है वह यह है कि विशाल तारे सबसे तेजी से विकसित होते हैं।

ब्रह्माण्ड में भारी रासायनिक तत्वों की उत्पत्ति

रासायनिक तत्व लौह की उत्पत्ति

सूर्य और उसका कुल जीवनकाल लगभग है 12 अरब साल। और विशाल तारे कई बार जीवित रहते हैं लाखों साल। वे प्रतिक्रियाएँ लाते हैं ग्रंथि , और अपने जीवन के अंत में वे विस्फोटित हो जाते हैं। विस्फोट के दौरान, सबसे आंतरिक कोर को छोड़कर, सभी पदार्थ बाहर फेंक दिए जाते हैं और इसलिए, स्वाभाविक रूप से, बड़ी मात्रा में बाहर फेंक दिया जाता है। हाइड्रोजन , जो बाहरी परतों में असंसाधित रह गया। लेकिन यह महत्वपूर्ण है कि बड़ी मात्रा को फेंक दिया जाए ऑक्सीजन , सिलिकॉन , मैगनीशियम , वह पहले से ही पर्याप्त है भारी रासायनिक तत्व , पहुँचने से थोड़ा कम ग्रंथि और जो उससे सम्बंधित हैं, निकल और कोबाल्ट . बहुत हाइलाइट किए गए तत्व. शायद मुझे अपने स्कूल के दिनों की यह तस्वीर याद है: संख्या रासायनिक तत्व और संलयन या अपघटन प्रतिक्रियाओं के दौरान ऊर्जा की रिहाई, और वहां ऐसा अधिकतम प्राप्त होता है। और लोहा, निकल, कोबाल्ट सबसे ऊपर हैं. इसका मतलब यह है कि क्षय भारी रासायनिक तत्व तक लाभदायक है ग्रंथि , फेफड़ों से संश्लेषण भी आयरन के लिए फायदेमंद होता है। अतिरिक्त ऊर्जा खर्च करने की जरूरत है. तदनुसार, हम हाइड्रोजन की ओर से, प्रकाश तत्वों की ओर से आगे बढ़ते हैं, और तारों में थर्मोन्यूक्लियर संलयन प्रतिक्रिया लोहे तक पहुंच सकती है। उन्हें ऊर्जा के विमोचन के साथ आना चाहिए।
जब एक विशाल तारा फटता है, लोहा , मूल रूप से, फेंका नहीं जाता है। यह केंद्रीय कोर में रहता है और बदल जाता है न्यूट्रॉन स्टार या ब्लैक होल . लेकिन उन्हें फेंक दिया जाता है रासायनिक तत्व लोहे से भारी होते हैं . अन्य विस्फोटों में लोहा निकलता है। सफेद बौने विस्फोट कर सकते हैं, जो बचता है, उदाहरण के लिए, सूर्य से। सफ़ेद बौना अपने आप में एक बहुत ही स्थिर वस्तु है। लेकिन जब यह स्थिरता खो देता है तो इसका द्रव्यमान सीमित हो जाता है। थर्मोन्यूक्लियर दहन प्रतिक्रिया शुरू होती है कार्बन .

सुपरनोवा विस्फोट
और यदि यह एक साधारण तारा है, तो यह एक बहुत ही स्थिर वस्तु है। आपने इसे बीच में थोड़ा गर्म किया, यह इस पर प्रतिक्रिया करेगा, यह फैल जाएगा। केंद्र में तापमान गिर जाएगा, और हर चीज़ अपने आप नियंत्रित हो जाएगी। चाहे इसे कितना भी गर्म या ठंडा किया जाए। और यहां व्हाइट द्वार्फ ऐसा नहीं कर सकते. आपने प्रतिक्रिया को ट्रिगर किया, यह विस्तार करना चाहता है, लेकिन नहीं कर सकता। इसलिए, थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया जल्दी से पूरे सफेद बौने को कवर कर लेती है और यह पूरी तरह से फट जाता है। यह पता चला है टाइप 1ए सुपरनोवा विस्फोट और यह एक बहुत अच्छा बहुत महत्वपूर्ण सुपरनोवा है। उन्होंने इसे खोलने की इजाजत दे दी. लेकिन सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि इस विस्फोट के दौरान बौना पूरी तरह से नष्ट हो जाता है और वहां बहुत कुछ संश्लेषित होता है ग्रंथि . सभी ग्रंथियों ओह चारों ओर, सभी कीलें, नट, कुल्हाड़ियाँ और सारा लोहा हमारे अंदर हैं, आप अपनी उंगली चुभोकर इसे देख सकते हैं या इसका स्वाद ले सकते हैं। तो बस इतना ही लोहा सफ़ेद बौनों से आया।

भारी रासायनिक तत्वों की उत्पत्ति

लेकिन इससे भी भारी तत्व हैं। इनका संश्लेषण कहाँ होता है? लंबे समय तक यह माना जाता रहा कि संश्लेषण का मुख्य स्थल अधिक है भारी तत्व , यह सुपरनोवा विस्फोट विशाल तारों से संबद्ध। विस्फोट के दौरान, यानी जब बहुत अधिक अतिरिक्त ऊर्जा होती है, जब सभी प्रकार की अतिरिक्त चीजें उड़ती हैं न्यूट्रॉन , उन प्रतिक्रियाओं को अंजाम देना संभव है जो ऊर्जावान रूप से प्रतिकूल हैं। यह सिर्फ इतना है कि स्थितियाँ इस तरह से विकसित हुई हैं और इस बिखरने वाले पदार्थ में, प्रतिक्रियाएँ हो सकती हैं जो पर्याप्त संश्लेषण करती हैं भारी रासायनिक तत्व . और वे सचमुच आ रहे हैं. अनेक रासायनिक तत्व , लोहे से भी भारी, इस प्रकार बनते हैं।
इसके अलावा, यहां तक ​​कि तारे भी अपने विकास के एक निश्चित चरण में विस्फोट नहीं करते हैं, जब वे बदल जाते हैं लाल दिग्गज संश्लेषित कर सकते हैं भारी तत्व . इनमें थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएं होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप कुछ मुक्त न्यूट्रॉन बनते हैं। न्यूट्रॉन इस अर्थ में, यह एक बहुत अच्छा कण है, क्योंकि इसमें कोई चार्ज नहीं है, यह आसानी से परमाणु नाभिक में प्रवेश कर सकता है। और नाभिक में प्रवेश करने के बाद, न्यूट्रॉन में बदल सकता है प्रोटोन . और तदनुसार तत्व अगले सेल में चला जाएगा आवर्त सारणी . यह प्रक्रिया काफी धीमी है. यह कहा जाता है एस-प्रक्रिया , धीमे शब्द से। लेकिन यह काफी असरदार और कई है रासायनिक तत्व इस प्रकार लाल दानवों में संश्लेषित किया जाता है। और सुपरनोवाज़ में यह चलता है आर-प्रक्रिया , यानी तेज़। वैसे सच में सब कुछ बहुत ही कम समय में हो जाता है.
हाल ही में यह पता चला कि आर-प्रक्रिया के लिए असंबंधित एक और अच्छी जगह है सुपरनोवा विस्फोट . एक और बहुत दिलचस्प घटना है - दो न्यूट्रॉन सितारों का विलय। सितारे जोड़े में पैदा होना पसंद करते हैं, और बड़े सितारे ज्यादातर जोड़े में पैदा होते हैं। 80-90% विशाल तारे बाइनरी सिस्टम में पैदा होते हैं। विकास के परिणामस्वरूप, युगल नष्ट हो सकते हैं, लेकिन कुछ अंत तक पहुँचते हैं। और अगर हमारे सिस्टम में था 2 विशाल तारे, हम दो न्यूट्रॉन तारों की एक प्रणाली प्राप्त कर सकते हैं। इसके बाद, गुरुत्वाकर्षण तरंगों के उत्सर्जन के कारण वे एक-दूसरे के करीब आएँगे और अंततः विलीन हो जाएँगे।
कल्पना कीजिए कि आप एक आकार की वस्तु लेते हैं 20 कि.मी डेढ़ सौर द्रव्यमान के द्रव्यमान के साथ, और लगभग साथ प्रकाश की गति , इसे किसी अन्य समान वस्तु पर छोड़ें। एक सरल सूत्र के अनुसार भी गतिज ऊर्जा बराबर होती है (एमवी 2)/2 . के रूप में अगर एम मान लीजिए कि आप स्थानापन्न हैं 2 सूर्य का द्रव्यमान, जैसे वी तीसरा लगाओ प्रकाश की गति , आप गिन सकते हैं और बिल्कुल पा सकते हैं शानदार ऊर्जा . जाहिर तौर पर इसे संस्थापन में गुरुत्वाकर्षण तरंगों के रूप में भी छोड़ा जाएगा लिगो वे पहले से ही ऐसी घटनाएँ देख रहे हैं, लेकिन हमें अभी तक इसके बारे में पता नहीं है। लेकिन साथ ही, चूंकि वास्तविक वस्तुएं टकराती हैं, तो वास्तव में एक विस्फोट होता है। बहुत सारी ऊर्जा निकलती है गामा रेंज , वी एक्स-रे श्रेणी। सामान्य तौर पर, इस ऊर्जा का कुछ हिस्सा सभी श्रेणियों में जाता है रासायनिक तत्वों का संश्लेषण .

रासायनिक तत्व सोने की उत्पत्ति

रासायनिक तत्व सोने की उत्पत्ति
और आधुनिक गणनाएँ, अंततः अवलोकनों द्वारा पुष्टि की जाती हैं, यह दर्शाती हैं कि, उदाहरण के लिए, सोना ठीक ऐसी ही प्रतिक्रियाओं में पैदा होता है। दो न्यूट्रॉन सितारों के विलय जैसी अनोखी प्रक्रिया वास्तव में अनोखी है। यहां तक ​​कि हमारे जैसे बड़े सिस्टम में भी आकाशगंगा , लगभग हर एक बार होता है 20-30 हज़ार वर्ष। यह काफी दुर्लभ लगता है, हालाँकि, यह किसी चीज़ को संश्लेषित करने के लिए पर्याप्त है। ठीक है, या इसके विपरीत, हम कह सकते हैं कि ऐसा बहुत कम होता है, और इसलिए सोना इतना दुर्लभ और महंगा. और सामान्य तौर पर यह स्पष्ट है कि बहुत सारे रासायनिक तत्व काफी दुर्लभ साबित होते हैं, हालाँकि वे अक्सर हमारे लिए अधिक महत्वपूर्ण होते हैं। आपके स्मार्टफोन में सभी प्रकार की दुर्लभ पृथ्वी धातुएं उपयोग की जाती हैं, और आधुनिक लोग स्मार्टफोन के बजाय सोने के बिना रहना पसंद करेंगे। ये सभी तत्व पर्याप्त नहीं हैं, क्योंकि ये कुछ दुर्लभ खगोलभौतिकी प्रक्रियाओं में पैदा होते हैं। और अधिकांश भाग के लिए, ये सभी प्रक्रियाएं, एक तरह से या किसी अन्य, सितारों के साथ, उनके कम या ज्यादा शांत विकास के साथ जुड़ी हुई हैं, लेकिन बाद के चरणों में, बड़े पैमाने पर सितारों के विस्फोट के साथ, विस्फोटों के साथ जुड़ी हुई हैं। सफ़ेद बौने या शर्तें न्यूट्रॉन तारे .

18वीं-19वीं शताब्दी के विज्ञान की अवधारणाओं में। पदार्थ शाश्वत था, और रासायनिक तत्वों की उत्पत्ति का प्रश्न बिल्कुल गलत होगा। यदि पदार्थ शाश्वत है तो उसकी कोई उत्पत्ति नहीं है। 20 वीं सदी में स्थिति तेजी से बदल रही थी. सापेक्षता का सिद्धांत विकसित किया गया, ब्रह्मांड के विस्तार की खोज की गई, तारों की संरचना और विकास का सिद्धांत विकसित किया गया, तथाकथित अवशेष विकिरण की खोज की गई, जो ब्रह्मांड के विस्तार से निकटता से संबंधित है। यह सब बिग बैंग के सबसे प्रशंसनीय, यद्यपि समझने में कठिन सिद्धांत की ओर ले गया। ऐसा माना जाता है कि ब्रह्मांड का अस्तित्व एक अतुलनीय (अभी तक?) आवेग के साथ शुरू हुआ, जिसके कारण एक बिंदु से पदार्थ के विशाल समूह का विस्तार हुआ जो आज भी जारी है।

पदार्थों और उनके रासायनिक परिवर्तनों का अध्ययन करते समय, इस प्रश्न के बारे में सोचना काफी स्वाभाविक है कि पदार्थ बनाने वाले सभी प्रकार के परमाणु कहाँ से आए और जो स्वयं रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान परिवर्तनों के अधीन नहीं हैं? वर्तमान समय में जहां तक ​​संभव हो हम इस प्रश्न का उत्तर संक्षेप में देने का प्रयास करेंगे।

विभिन्न स्रोतों के अनुसार, बिग बैंग 15 से 18 अरब वर्ष पहले हुआ था। अविश्वसनीय रूप से गर्म और घने, तेजी से फैलते और ठंडे होते पदार्थ के समूह में, बदलती परिस्थितियों के अनुरूप, कणों की कुछ "पीढ़ियाँ" लगातार उत्पन्न होती रहीं।

प्लाज्मा के तीन मिनट के विस्तार और ठंडा होने के बाद, कणों का एक समूह उभरा जो तारों के बनने तक नहीं बदला। इस रचना की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताएं इस तथ्य पर आधारित हैं कि ब्रह्मांड में प्रोटॉन और फोटॉन के बीच 1:10 9 के बराबर अनुपात बनाया गया है। यह फोटॉनों की एक आश्चर्यजनक संख्या है (परमाणुओं की तुलना में) और वर्तमान में एक स्रोतहीन ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण के रूप में अंतरिक्ष को भरता है।

विस्तार के कुछ ही मिनटों के भीतर, ब्रह्मांड इतना ठंडा हो गया कि मौजूदा कणों के बीच परमाणु प्रतिक्रियाओं की दर शून्य हो गई। न्यूट्रॉन प्रोटॉन के साथ मिलकर ड्यूटेरियम बनाते हैं, और ड्यूटेरियम नाभिक तेजी से मिलकर हीलियम नाभिक (4 He) बनाते हैं। ब्रह्माण्ड में प्रारंभिक परिस्थितियाँ ऐसी थीं कि कुल नाभिकों की संख्या से लगभग 10% हीलियम बनाने के लिए पर्याप्त न्यूट्रॉन थे। शेष प्रोटॉन को मुक्त रूप में संरक्षित किया गया और, इलेक्ट्रॉनों के साथ मिलकर, बाद में रासायनिक तत्व हाइड्रोजन का निर्माण हुआ। यदि ब्रह्मांड में अधिक न्यूट्रॉन होते, तो पदार्थ में हीलियम की प्रधानता हो सकती थी, जो बाद की तारा निर्माण प्रक्रियाओं को मौलिक रूप से प्रभावित करेगी। तारों में हीलियम हाइड्रोजन की तुलना में कई गुना तेजी से भारी तत्वों में बदल जाएगी और तारों का जीवनकाल बहुत कम हो जाएगा। इससे जाहिर तौर पर जैविक जीवन के विकास की संभावना प्रभावित होगी।

एक अन्य प्रकार का कण जिसमें विश्राम द्रव्यमान होता है और परमाणुओं, इलेक्ट्रॉनों के निर्माण के लिए आवश्यक होता है, लगभग प्रोटॉन की संख्या के बराबर मात्रा में संरक्षित होता है। इन कणों के अस्तित्व का तथ्य अपने तरीके से उल्लेखनीय है और इसकी व्याख्या नहीं की गई है। तीनों कणों - प्रोटान, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन - के अपने-अपने प्रतिकण होते हैं: प्रतिप्रोटान ( आर~), एंटीन्यूट्रॉन (I) और एंटीइलेक्ट्रॉन (पॉज़िट्रॉन, इ)।जब एक कण और एक प्रतिकण टकराते हैं, तो वे नष्ट हो जाते हैं और अंततः फोटॉन में बदल जाते हैं। अरबों डिग्री के तापमान पर, फोटॉन लगातार इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़े उत्पन्न करते हैं ( ई~ - ई+), जो फिर से नष्ट हो जाता है, फोटॉन में बदल जाता है। इस प्रकार, इलेक्ट्रॉन, पॉज़िट्रॉन और फोटॉन संतुलन में हैं। जैसे-जैसे ब्रह्मांड का विस्तार होता है, तापमान घटता जाता है, फोटॉन की ऊर्जा जोड़े के निर्माण के लिए अपर्याप्त हो जाती है ई~-ई +, सभी मौजूदा जोड़े नष्ट हो जाते हैं, और इलेक्ट्रॉनों की थोड़ी अधिकता का पता चलता है, जो बाद के समय के लिए संरक्षित होते हैं। जैसा कि ऊपर बताया गया है, यह अतिरिक्त उपलब्ध फोटॉन की संख्या की तुलना में छोटा है। यही बात प्रोटॉन पर भी लागू होती है, जो एंटीप्रोटॉन की तुलना में थोड़ी अधिक संख्या में निकले। नतीजतन, परमाणुओं की उपस्थिति के लिए पूर्वापेक्षाओं में से एक कणों और एंटीपार्टिकल्स का थोड़ा असंतुलन था।

ब्रह्मांड के विस्तार और शीतलन के दस लाख वर्षों के बाद, तापमान -4000 K तक गिर गया। यह वह तापमान सीमा है जिसके नीचे इलेक्ट्रॉनों को नाभिक के आकर्षण द्वारा पकड़ लिया जाता है और "पूर्ण" परमाणु बनते हैं। तटस्थ हीलियम हाइड्रोजन की तुलना में थोड़े अधिक तापमान पर दिखाई देता है, क्योंकि इसकी आयनीकरण ऊर्जा अधिक होती है।

अब तक, हाइड्रोजन के अलावा इसके आइसोटोप ड्यूटेरियम और हीलियम के साथ अन्य रासायनिक तत्वों के अस्तित्व के बारे में कुछ भी नहीं कहा गया है। तारों के प्रकट होने से पहले विकास के चरण में, वे वास्तव में अस्तित्व में नहीं थे। तटस्थ परमाणुओं के उद्भव के बाद पदार्थ के गुरुत्वाकर्षण संघनन के परिणामस्वरूप तारों का निर्माण शुरू हुआ। आकाशगंगाओं और उनके घटक तारों के प्रकट होने का समय पर्याप्त रूप से निश्चित नहीं है। भौतिकी के दृष्टिकोण से, व्यक्तिगत आकाशगंगाओं और सितारों में पदार्थ के विखंडन से जुड़ी आगे की घटनाओं के "परिदृश्य" की तुलना में बिग बैंग के बाद पहले मिनटों के दौरान होने वाली प्रक्रियाओं का एक सिद्धांत विकसित करना आसान हो गया। . हम इसे एक दिशानिर्देश के रूप में ले सकते हैं कि सितारों की पहली पीढ़ी बिग बैंग के एक अरब साल बाद उत्पन्न हुई।

हाइड्रोजन-हीलियम मिश्रण के झुरमुट के गुरुत्वाकर्षण संपीड़न के दौरान, स्थितिज ऊर्जा गतिज ऊर्जा में बदल गई और तापमान तदनुसार बढ़ गया। जब यह मध्य क्षेत्र में 10-15 मिलियन डिग्री तक पहुंच गया बौने तारों(कोर) थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएं शुरू हुईं और तारे में आग लग गई। हाइड्रोजन और हीलियम दोनों थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाओं में शामिल होते हैं। प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से हाइड्रोजन को पहले हीलियम में परिवर्तित किया जाता है:

• 2r + = डी + + ई ++v बहुत धीमा; डी + + पी + = 3 नहीं 2+ + y जल्दी;
• 2 3 He 2+ = 4 He 2+ + 2 अपेक्षाकृत धीरे-धीरे (यहाँ b/ + एक ड्यूटेरॉन है, e + एक पॉज़िट्रॉन है, v एक न्यूट्रिनो है, y एक गामा क्वांटम है)।

कोई पूछ सकता है: बिग बैंग के बाद पहले मिनटों में इन क्रमिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से हाइड्रोजन हीलियम में क्यों नहीं बदल गया, बल्कि तारों में बदल गया? कारण बहुत सरल है। पहले मिनटों में, इस प्रक्रिया के लिए अनुकूल तापमान कुछ क्षणों तक बना रहा, क्योंकि ब्रह्मांड का विस्तार और ठंडा हो रहा था, और तारों में यह प्रक्रिया स्थिर परिस्थितियों में सुलगती हुई अवस्था में आगे बढ़ती है। प्रथम चरण की सुस्ती कमजोर होने के कारण होती है परमाणु संपर्कऔर यह किसी तारे के लंबे समय तक अस्तित्व में रहने की शर्तों में से एक है। कोर में हाइड्रोजन के जलने के बाद, तापमान बढ़ जाता है, और ~1 10 8 डिग्री पर, हीलियम का "जलना" शुरू हो जाता है, जो इसके नाभिक का बाद के तत्वों के नाभिक में क्रमिक संलयन होता है, जिसके साथ भारी मात्रा में रिहाई होती है। ऊर्जा। जब दो नाभिक आपस में टकराते हैं तो 4 अस्थिर नाभिक 8 Be नहीं बनता है। बेरिलियम का यह आइसोटोप अस्तित्व में ही नहीं है। परंतु यदि दो नाभिकों के टकराने के तुरंत बाद तीसरे हीलियम नाभिक से टकराव होता है, तो 12C कार्बन नाभिक बनता है। यह नाभिक हीलियम के साथ आगे प्रतिक्रिया करके ऑक्सीजन 16 0 में बदल जाता है। अद्भुत भाग्य (दृष्टिकोण से) जीवन के अस्तित्व के लिए पदार्थ की उपस्थिति का अर्थ यह है कि हीलियम के साथ कार्बन की प्रतिक्रिया काफी धीमी होती है। इसलिए, जब ऑक्सीजन बनती है, तो जीवन के लिए आवश्यक कार्बन की एक महत्वपूर्ण मात्रा भी संरक्षित होती है। यह हीलियम दहन चरण को पूरा करता है। जैसे-जैसे तापमान और बढ़ता है, कार्बन और ऑक्सीजन जलने लगते हैं। कार्बन नाभिकों के बीच या ऑक्सीजन नाभिकों के बीच प्रतिक्रियाओं के दौरान, प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और अल्फा कणों के एक साथ निकलने से भारी तत्व मैग्नीशियम, सोडियम, सल्फर, फॉस्फोरस, सिलिकॉन आदि बनते हैं। उत्तरार्द्ध, क्रमिक रूप से स्थिर नाभिक से जुड़ते हुए, उदाहरण के लिए 28 सी, लोहे तक रासायनिक तत्व बनाते हैं।

तारे को एक कड़ाही कहा जा सकता है जिसमें कच्चे माल को पकाया जाता है, जो रासायनिक तत्वों के एक समूह में बदल जाता है। लेकिन तैयार उत्पाद को बॉयलर से हटा दिया जाना चाहिए। इसके बिना, तारे की गहराई में गठित तत्व किसी भी तरह से खुद को प्रकट नहीं करते हैं। यहां एक निश्चित प्रकार के तारों की विस्फोट करने की क्षमता बहुत उपयोगी ढंग से सामने आई है। तारे के विकास के संगत चरण में, केंद्र से कुछ दूरी पर एक परत में, ऊर्जा जारी करने की शक्ति हिमस्खलन की तरह बढ़ जाती है। परिणामी दबाव तारे के पूरे बाहरी द्रव्यमान को अंतरिक्ष में ले जाता है और साथ ही शेष केंद्रीय भाग को भी संपीड़ित करता है। यह अकल्पनीय शक्ति का विस्फोट है. कुछ ही समय में तारे की चमक पूरी आकाशगंगा की चमक जितनी बढ़ जाती है। इस मामले में, परमाणु प्रक्रियाओं से लोहे से भारी सभी तत्वों का निर्माण होता है। तारा अपना आवरण त्याग देता है, जो आसपास के स्थान में बिखर जाता है।

अब अंतरतारकीय गैस सभी रासायनिक तत्वों से समृद्ध है। इस बात पर भी जोर दिया जाना चाहिए कि किसी तारे के मूल में बनने वाले तत्व औसतन तारे में कुल पदार्थ की मात्रा का केवल 1-2% होते हैं। अंतरतारकीय गैस में अभी भी हाइड्रोजन और हीलियम का प्रभुत्व है। अगली पीढ़ी के तारे, ग्रह, उनके उपग्रह और धूमकेतु विस्फोटित तारों की सामग्री से बने हैं। खगोल भौतिकी में, भारी तत्वों के निर्माण के अन्य तरीकों पर भी विचार किया जाता है, विशेष रूप से आकाशगंगाओं के नाभिक में। लेकिन यह केवल मूल तथ्य को पूरक करता है, जो इस तथ्य पर आधारित है कि सभी भारी तत्व प्राथमिक तत्वों - हाइड्रोजन और हीलियम से बनते हैं।

कार्ल सागन का प्रसिद्ध उद्धरण है कि हम सभी स्टारडस्ट से बने हैं। यह कथन सामान्यतः सत्य के करीब है। बिग बैंग के तुरंत बाद, ब्रह्मांड में हाइड्रोजन, हीलियम और थोड़ी मात्रा में लिथियम शामिल था। हालाँकि, ये तत्व चट्टानी ग्रहों के निर्माण के लिए उपयुक्त नहीं हैं। ब्रह्माण्ड में केवल हाइड्रोजन और हीलियम से पृथ्वी का जन्म कभी नहीं हुआ होगा।

सौभाग्य से हमारे लिए, तारों का आंतरिक भाग एक वास्तविक रासायनिक गढ़ है। संश्लेषण प्रतिक्रियाओं के दौरान इनके अंदर लौह तक के तत्व बन सकते हैं। जब कोई तारा लाल दानव में बदल जाता है और फिर अपने वायुमंडल की बाहरी परतों (ग्रहीय नीहारिका चरण) को छोड़ देता है, तो उसकी गहराई में संश्लेषित तत्व पूरी आकाशगंगा में बिखर जाते हैं और अंततः गैस और धूल के बादलों का हिस्सा बन जाते हैं, जिससे अगली पीढ़ी के तारे बनते हैं। और ग्रहों का जन्म होता है.

लोहे से भारी कोई भी चीज़ आमतौर पर सुपरनोवा विस्फोटों या न्यूट्रॉन सितारों की टक्कर के परिणामस्वरूप संश्लेषित होती है। यह उत्तरार्द्ध है जो सोने और प्लैटिनम जैसे तत्वों की उपस्थिति का मुख्य स्रोत है।

सुपरनोवा अवशेष कैसिओपिया ए की संरचना

नीचे दिया गया इन्फोग्राफिक चंद्रा एक्स-रे टेलीस्कोप टीम द्वारा तैयार किया गया था। यह सौर मंडल में रासायनिक तत्वों की उत्पत्ति को दर्शाता है। नारंगी बड़े सितारों के विस्फोट के दौरान निर्मित तत्वों को दर्शाता है, पीला - हमारे सूर्य जैसे कम द्रव्यमान वाले सितारों की गहराई में, हरा - बिग बैंग के दौरान, नीला - सफेद बौनों (प्रकार Ia सुपरनोवा) के विस्फोट के दौरान, बैंगनी - के दौरान न्यूट्रॉन सितारों का विलय, गुलाबी - ब्रह्मांडीय किरणों के लिए, सफेद - प्रयोगशालाओं में संश्लेषित।

जहाँ तक मानव शरीर की बात है, इसका 65% द्रव्यमान ऑक्सीजन के लिए उपयोग किया जाता है। सौर मंडल में सारी ऑक्सीजन टाइप II सुपरनोवा से उत्पन्न होती है। यही बात लगभग 50% कैल्शियम और 40% आयरन पर भी लागू होती है। इसलिए, हमारे शरीर में लगभग तीन-चौथाई तत्व विशाल तारों के विस्फोट के दौरान पैदा हुए थे। 16.5% लाल दानवों द्वारा उत्सर्जित सामग्री से आता है, 1% प्रकार Ia सुपरनोवा से आता है। इस प्रकार, सागन का कथन लगभग 90% सटीक है। यह हमारे शरीर का वह भाग है जो तारकीय विकास का उत्पाद है।

कई शताब्दियों से, मनुष्य विभिन्न प्राकृतिक घटनाओं का अध्ययन कर रहा है, एक के बाद एक उनके नियमों की खोज कर रहा है। हालाँकि, अब भी कई वैज्ञानिक समस्याएँ हैं जिन्हें हल करने का लोगों ने लंबे समय से सपना देखा है। इन जटिल और दिलचस्प समस्याओं में से एक उन रासायनिक तत्वों की उत्पत्ति है जो हमारे आस-पास के सभी निकायों को बनाते हैं। कदम दर कदम, मनुष्य ने रासायनिक तत्वों की प्रकृति, उनके परमाणुओं की संरचना, साथ ही पृथ्वी और अन्य ब्रह्मांडीय पिंडों पर तत्वों की व्यापकता सीखी।

परमाणु प्रतिक्रियाओं के नियमों का अध्ययन हमें रासायनिक तत्वों की उत्पत्ति और प्रकृति में उनकी व्यापकता का एक सिद्धांत बनाने की अनुमति देता है। परमाणु भौतिकी और खगोल भौतिकी के अनुसार, तारों के विकास के दौरान रासायनिक तत्वों का संश्लेषण और परिवर्तन होता है। परमाणु नाभिक का निर्माण या तो थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाओं के कारण होता है, या नाभिक द्वारा न्यूट्रॉन के अवशोषण की प्रतिक्रियाओं के माध्यम से होता है। अब यह आम तौर पर स्वीकार किया जाता है कि तारों में उनके विकास के सभी चरणों में विभिन्न परमाणु प्रतिक्रियाएं होती हैं। तारों का विकास दो विरोधी कारकों के कारण होता है: गुरुत्वाकर्षण संपीड़न, जिससे तारे के आयतन में कमी आती है, और परमाणु प्रतिक्रियाएँ, जिसके साथ भारी मात्रा में ऊर्जा निकलती है।

जैसा कि परमाणु भौतिकी और खगोल भौतिकी के आधुनिक आंकड़ों से पता चलता है, तत्वों का संश्लेषण और परिवर्तन सितारों के विकास के सभी चरणों में उनके विकास की एक प्राकृतिक प्रक्रिया के रूप में होता है। इस प्रकार, रासायनिक तत्वों की उत्पत्ति का आधुनिक सिद्धांत इस धारणा पर आधारित है कि वे तारकीय विकास के सभी चरणों में विभिन्न परमाणु प्रक्रियाओं में संश्लेषित होते हैं। किसी तारे की प्रत्येक अवस्था और उसकी आयु तत्वों के संश्लेषण की कुछ परमाणु प्रक्रियाओं और संबंधित रासायनिक संरचना के अनुरूप होती है। तारा जितना छोटा होगा, उसमें उतने ही अधिक प्रकाश तत्व होंगे। सबसे भारी तत्वों का संश्लेषण केवल विस्फोट की प्रक्रिया के दौरान होता है - किसी तारे के मरने की प्रक्रिया के दौरान। तारकीय शवों और कम द्रव्यमान और तापमान के अन्य ब्रह्मांडीय पिंडों में, पदार्थ परिवर्तन प्रतिक्रियाएं होती रहती हैं। इन स्थितियों के तहत, परमाणु क्षय प्रतिक्रियाएं और विभेदन और प्रवासन की विभिन्न प्रक्रियाएं होती हैं।

रासायनिक तत्वों की प्रचुरता का अध्ययन सौर मंडल की उत्पत्ति पर प्रकाश डालता है और हमें रासायनिक तत्वों की उत्पत्ति को समझने में मदद करता है। इस प्रकार, प्रकृति में परमाणु नाभिक का शाश्वत जन्म, परिवर्तन और क्षय होता है। रासायनिक तत्वों की उत्पत्ति के एक बार के कार्य के बारे में वर्तमान राय, कम से कम, गलत है। वास्तव में, परमाणु अनंत काल (और लगातार) पैदा होते हैं, अनंत काल (और लगातार) मरते हैं, और प्रकृति में उनका सेट अपरिवर्तित रहता है। "प्रकृति में सृजन या विनाश की कोई प्राथमिकता नहीं है - एक उत्पन्न होता है, दूसरा नष्ट हो जाता है।"

सामान्य तौर पर, आधुनिक अवधारणाओं के आधार पर, अधिकांश रासायनिक तत्व, कुछ सबसे हल्के को छोड़कर, ब्रह्मांड में मुख्य रूप से माध्यमिक या तारकीय न्यूक्लियोसिंथेसिस के दौरान उत्पन्न हुए (लोहे तक के तत्व - थर्मोन्यूक्लियर संलयन के परिणामस्वरूप, भारी तत्व - अनुक्रमिक कैप्चर के दौरान) परमाणु नाभिक द्वारा न्यूट्रॉन और बाद में बीटा क्षय, साथ ही कई अन्य परमाणु प्रतिक्रियाओं में)। सबसे हल्के तत्व (हाइड्रोजन और हीलियम - लगभग पूरी तरह से, लिथियम, बेरिलियम और बोरान - आंशिक रूप से) बिग बैंग (प्राथमिक न्यूक्लियोसिंथेसिस) के बाद पहले तीन मिनट में बने थे। ब्रह्मांड में विशेष रूप से भारी तत्वों के मुख्य स्रोतों में से एक, गणना के अनुसार, इन तत्वों की महत्वपूर्ण मात्रा की रिहाई के साथ न्यूट्रॉन सितारों का विलय होना चाहिए, जो बाद में नए सितारों और उनके ग्रहों के निर्माण में भाग लेते हैं।

नए आंकड़े

रूसी वैज्ञानिकों को इस बात के प्रमाण मिले हैं कि ब्रह्मांड में भारी तत्व कैसे प्रकट हुए, किन ग्रहों से और अंततः लोगों का निर्माण हुआ। इस बारे में एक लेख सबसे प्रतिष्ठित वैज्ञानिक पत्रिकाओं में से एक - नेचर में प्रकाशित हुआ था। अब तक यह माना जाता था कि तथाकथित सुपरनोवा के विस्फोट से लोहा और सिलिकॉन जैसे भारी तत्वों का जन्म हुआ। इस सिद्धांत के बहुत सारे अप्रत्यक्ष प्रमाण हैं, लेकिन कोई प्रत्यक्ष प्रमाण नहीं था। विशेष रूप से, खगोल भौतिकीविद् सुपरनोवा में से एक के अवशेष में रेडियोधर्मी कोबाल्ट-56 और आयरन-56 के सैद्धांतिक रूप से अनुमानित आइसोटोप के क्षय को दर्ज करने में सक्षम थे। हालाँकि, यह स्पष्ट रूप से सिद्धांत की पुष्टि करने के लिए पर्याप्त नहीं है। शायद यह सब कोबाल्ट और लोहे के साथ समाप्त हुआ। लेकिन अन्य तत्व कैसे प्रकट हुए?

सिद्धांत ने आगे की खोज की दिशा का संकेत दिया - टाइटेनियम का एक आइसोटोप (टाइटेनियम -44)। यह वह है जिसका जन्म कोबाल्ट और लोहे के क्षय के बाद होना चाहिए। यह स्पष्ट है कि दुनिया भर के खगोल वैज्ञानिक टाइटेनियम को लक्ष्य बना रहे हैं। लेकिन सफलता नहीं मिली. इसे समझना कठिन था, और संदेह पहले से ही प्रकट हो गया था कि क्या सिद्धांत सही था? वर्ना! यह निष्कर्ष रूसी विज्ञान अकादमी के अंतरिक्ष अनुसंधान संस्थान के रूसी भौतिकविदों और यूरोपीय अंतरिक्ष अनुसंधान और प्रौद्योगिकी केंद्र के एक कर्मचारी क्रिस विंकलर के काम से निकला है। इंटीग्रल अंतर्राष्ट्रीय कक्षीय गामा-रे वेधशाला का उपयोग करते हुए, वे एक्स-रे में टाइटेनियम -44 के रेडियोधर्मी क्षय से विकिरण का पता लगाने में कामयाब रहे। जो इस अनोखे सुपरनोवा के विस्फोट के समय टाइटेनियम के निर्माण का पहला प्रत्यक्ष प्रमाण था।

लेकिन वैज्ञानिक यहीं नहीं रुके। वे पैदा हुए टाइटेनियम के द्रव्यमान का अनुमान लगाने में सक्षम थे - लगभग 100 पृथ्वी द्रव्यमान। आगे क्या होगा? सिद्धांत भविष्यवाणी करता है कि टाइटेनियम स्कैंडियम में विघटित हो जाता है, जो कैल्शियम में विघटित हो जाता है। यदि वैज्ञानिक इस पूरी शृंखला को रिकॉर्ड करने में सफल हो जाते हैं, तो यह एक निर्णायक तर्क होगा कि सुपरनोवा विस्फोटों के दौरान भारी तत्वों के निर्माण का सिद्धांत सही है।

रासायनिक विकासया प्रीबायोटिक विकास- जीवन के उद्भव से पहले का चरण, जिसके दौरान बाहरी ऊर्जावान और चयन कारकों के प्रभाव में अकार्बनिक अणुओं से कार्बनिक, प्रीबायोटिक पदार्थ उत्पन्न हुए और सभी अपेक्षाकृत जटिल प्रणालियों की विशेषता स्व-संगठन प्रक्रियाओं की तैनाती के कारण, जो निस्संदेह हैं सभी कार्बन युक्त अणु।

ये शब्द उन अणुओं के उद्भव और विकास के सिद्धांत को भी दर्शाते हैं जो जीवित पदार्थ के उद्भव और विकास के लिए मौलिक महत्व के हैं।

पदार्थ के रसायन विज्ञान के बारे में जो कुछ भी ज्ञात है वह हमें तथाकथित "जल-कार्बन अंधराष्ट्रवाद" के ढांचे के भीतर रासायनिक विकास की समस्या को सीमित करने की अनुमति देता है, जो बताता है कि हमारे ब्रह्मांड में जीवन एकमात्र संभावित संस्करण में प्रस्तुत किया गया है: एक के रूप में "प्रोटीन निकायों के अस्तित्व का तरीका", सभी रूपों के उद्भव और विकास के लिए संयुक्त रूप से आवश्यक और/या पर्याप्त (?) स्थितियों के रूप में, कार्बन के पोलीमराइज़ेशन गुणों और तरल-चरण जलीय वातावरण के विध्रुवण गुणों के एक अद्वितीय संयोजन के कारण महसूस किया गया। जीवन के बारे में हम जानते हैं। इसका तात्पर्य यह है कि, कम से कम एक गठित जीवमंडल के भीतर, किसी दिए गए बायोटा के सभी जीवित प्राणियों के लिए केवल एक ही आनुवंशिकता कोड सामान्य हो सकता है, लेकिन यह सवाल खुला रहता है कि क्या पृथ्वी के बाहर अन्य जीवमंडल मौजूद हैं और क्या आनुवंशिक तंत्र के अन्य प्रकार संभव हैं .

यह भी अज्ञात है कि रासायनिक विकास कब और कहाँ शुरू हुआ। तारा निर्माण के दूसरे चक्र की समाप्ति के बाद कोई भी समय संभव है, जो प्राथमिक सुपरनोवा के विस्फोटों के उत्पादों के संघनन के बाद हुआ, जो अंतरतारकीय अंतरिक्ष में भारी तत्वों (26 से अधिक के परमाणु द्रव्यमान के साथ) की आपूर्ति करता है। तारों की दूसरी पीढ़ी, पहले से ही रासायनिक विकास के कार्यान्वयन के लिए आवश्यक भारी तत्वों से समृद्ध ग्रह प्रणालियों के साथ, बिग बैंग के 0.5-1.2 अरब साल बाद दिखाई दी। यदि कुछ निश्चित संभावित स्थितियाँ पूरी हो जाती हैं, तो लगभग कोई भी वातावरण रासायनिक विकास शुरू करने के लिए उपयुक्त हो सकता है: महासागरों की गहराई, ग्रहों के अंदरूनी भाग, उनकी सतहें, प्रोटोप्लेनेटरी संरचनाएँ और यहाँ तक कि अंतरतारकीय गैस के बादल, जिसकी पुष्टि व्यापक रूप से की गई खोज से होती है। खगोल भौतिकी विधियों द्वारा अंतरिक्ष में कई प्रकार के कार्बनिक पदार्थ - एल्डिहाइड, अल्कोहल, शर्करा और यहां तक ​​​​कि अमीनो एसिड ग्लाइसिन, जो एक साथ रासायनिक विकास के लिए शुरुआती सामग्री के रूप में काम कर सकते हैं, जिसके अंतिम परिणाम के रूप में जीवन का उद्भव होता है।

ब्रह्माण्ड में रासायनिक तत्वों के निर्माण की प्रक्रिया ब्रह्माण्ड के विकास के साथ अटूट रूप से जुड़ी हुई है। हम "बिग बैंग" के निकट होने वाली प्रक्रियाओं से पहले ही परिचित हो चुके हैं; हम प्राथमिक कणों के "प्राथमिक सूप" में होने वाली प्रक्रियाओं के कुछ विवरण जानते हैं। डी.आई. मेंडेलीव की तालिका (हाइड्रोजन, ड्यूटेरियम, हीलियम) की शुरुआत में स्थित रासायनिक तत्वों के पहले परमाणु, पहली पीढ़ी के सितारों के उद्भव से पहले ही ब्रह्मांड में बनना शुरू हो गए थे। यह तारों में था, उनकी गहराई, फिर से गर्म हो गई (बिग बैंग के बाद, ब्रह्मांड का तापमान तेजी से गिरना शुरू हुआ) अरबों डिग्री तक, कि हीलियम के बाद रासायनिक तत्वों के नाभिक का उत्पादन हुआ। रासायनिक तत्वों के स्रोत और जनरेटर के रूप में सितारों के महत्व को ध्यान में रखते हुए, आइए हम तारकीय विकास के कुछ चरणों पर विचार करें। तारे के निर्माण और तारों के विकास के तंत्र को समझे बिना, भारी तत्वों के निर्माण की प्रक्रिया की कल्पना करना असंभव है, जिसके बिना, अंततः, जीवन उत्पन्न नहीं होता। तारों के बिना, हाइड्रोजन-हीलियम प्लाज्मा ब्रह्मांड में हमेशा के लिए मौजूद रहेगा, जिसमें जीवन का संगठन स्पष्ट रूप से असंभव है (इस घटना की समझ के आधुनिक स्तर पर)।

पहले हमने सैकड़ों पारसेक तक फैले आधुनिक ब्रह्मांड विज्ञान के तीन अवलोकन संबंधी तथ्यों या परीक्षणों पर ध्यान दिया था, अब हम चौथे पर ध्यान देंगे - अंतरिक्ष में प्रकाश रासायनिक तत्वों की व्यापकता। इस बात पर जोर दिया जाना चाहिए कि पहले तीन मिनट में प्रकाश तत्वों के निर्माण और आधुनिक ब्रह्मांड में उनकी व्यापकता की गणना पहली बार 1946 में उत्कृष्ट वैज्ञानिकों की एक अंतरराष्ट्रीय तिकड़ी द्वारा की गई थी: अमेरिकी अल्फ़र, जर्मन हंस बेथे और रूसी जॉर्जी गामो। तब से, परमाणु और परमाणु भौतिकविदों ने प्रारंभिक ब्रह्मांड में प्रकाश तत्वों के गठन और आज उनकी प्रचुरता की बार-बार गणना की है। यह तर्क दिया जा सकता है कि न्यूक्लियोसिंथेसिस का मानक मॉडल टिप्पणियों द्वारा अच्छी तरह से समर्थित है।

सितारों का विकास. ब्रह्मांड की मुख्य वस्तुओं - सितारों के गठन और विकास के तंत्र का अध्ययन अधिकांश एक्सोपोनियो में किया गया है। यहां, वैज्ञानिकों को विकास के विभिन्न चरणों में - जन्म से मृत्यु तक - कई तथाकथित "तारकीय संघों" सहित - लगभग एक साथ पैदा हुए सितारों के समूह - बड़ी संख्या में सितारों का निरीक्षण करने के अवसर से मदद मिली। तारे की संरचना की तुलनात्मक "सरलता", जो सैद्धांतिक विवरण और कंप्यूटर मॉडलिंग के लिए काफी सफलतापूर्वक उधार देती है, ने भी मदद की।

तारे गैस के बादलों से बनते हैं, जो कुछ परिस्थितियों में अलग-अलग "गुच्छों" में टूट जाते हैं, जो आगे चलकर अपने गुरुत्वाकर्षण से संकुचित हो जाते हैं। अपने स्वयं के गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में गैस का संपीड़न बढ़ते दबाव से रोका जाता है। रुद्धोष्म संपीड़न के दौरान, तापमान भी बढ़ना चाहिए - गुरुत्वाकर्षण बंधन ऊर्जा गर्मी के रूप में जारी होती है। जबकि बादल विरल होता है, सारी गर्मी आसानी से विकिरण के साथ निकल जाती है, लेकिन संघनन के घने कोर में, गर्मी को हटाना मुश्किल होता है, और यह जल्दी से गर्म हो जाता है। दबाव में संगत वृद्धि कोर के संपीड़न को धीमा कर देती है, और यह केवल नवजात तारे पर गैस के लगातार गिरने के कारण होता रहता है। जैसे-जैसे द्रव्यमान बढ़ता है, केंद्र में दबाव और तापमान बढ़ता है, जब तक कि अंततः 10 मिलियन केल्विन के मूल्य तक नहीं पहुंच जाता। इस समय, तारे के केंद्र में परमाणु प्रतिक्रियाएं शुरू होती हैं, जो हाइड्रोजन को हीलियम में परिवर्तित करती हैं, जो तारे के द्रव्यमान के आधार पर, लाखों, अरबों या दसियों अरबों वर्षों तक नवगठित तारे की स्थिर स्थिति को बनाए रखती हैं।

तारा एक विशाल थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर में बदल जाता है, जिसमें, सामान्य तौर पर, वही प्रतिक्रिया लगातार और स्थिर रूप से आगे बढ़ती है, जिसे मनुष्य ने अब तक केवल अनियंत्रित संस्करण में - हाइड्रोजन बम में करना सीखा है। प्रतिक्रिया के दौरान निकलने वाली गर्मी तारे को स्थिर करती है, आंतरिक दबाव बनाए रखती है और इसे आगे संपीड़न से रोकती है। प्रतिक्रिया में एक छोटी सी यादृच्छिक वृद्धि तारे को थोड़ा "फुला" देती है, और घनत्व में इसी कमी के कारण फिर से प्रतिक्रिया कमजोर हो जाती है और प्रक्रिया स्थिर हो जाती है। तारा लगभग निरंतर चमक के साथ "जलता" है।

किसी तारे का तापमान और विकिरण शक्ति उसके द्रव्यमान पर निर्भर करती है, और यह अरेखीय रूप से निर्भर करती है। मोटे तौर पर कहें तो जब किसी तारे का द्रव्यमान 10 गुना बढ़ जाता है तो उसकी विकिरण शक्ति 100 गुना बढ़ जाती है। इसलिए, अधिक विशाल, गर्म तारे कम विशाल तारों की तुलना में अपने ईंधन भंडार को बहुत तेजी से खर्च करते हैं और उनका जीवन अपेक्षाकृत कम होता है। किसी तारे के द्रव्यमान की निचली सीमा, जिस पर थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाओं की शुरुआत के लिए केंद्र में पर्याप्त तापमान प्राप्त करना अभी भी संभव है, लगभग 0.06 सौर है। ऊपरी सीमा लगभग 70 सौर द्रव्यमान है। तदनुसार, सबसे कमजोर तारे सूर्य की तुलना में कई सौ गुना कमजोर चमकते हैं और हमारे ब्रह्मांड के अस्तित्व की तुलना में सैकड़ों अरबों वर्षों तक इसी तरह चमक सकते हैं। विशाल, गर्म तारे सूर्य से लाखों गुना अधिक चमकीले हो सकते हैं और केवल कुछ मिलियन वर्षों तक ही जीवित रह सकते हैं। सूर्य के स्थिर अस्तित्व का समय लगभग 10 अरब वर्ष है और इस अवधि में से वह अब तक आधा जीवित रह चुका है।

किसी तारे की स्थिरता तब बाधित होती है जब उसके कोर में हाइड्रोजन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा जल जाता है। हाइड्रोजन रहित हीलियम कोर बनता है और इसकी सतह पर एक पतली परत में हाइड्रोजन का दहन जारी रहता है। इस मामले में, कोर सिकुड़ता है, केंद्र में इसका दबाव और तापमान बढ़ जाता है, जबकि साथ ही, हाइड्रोजन जलने वाली परत के ऊपर स्थित तारे की ऊपरी परतें, इसके विपरीत, विस्तारित होती हैं। तारे का व्यास बढ़ जाता है और औसत घनत्व कम हो जाता है। उत्सर्जक सतह के क्षेत्रफल में वृद्धि के कारण इसकी कुल चमक भी धीरे-धीरे बढ़ती है, हालाँकि तारे की सतह का तापमान कम हो जाता है। तारा एक लाल दानव में बदल जाता है। किसी समय, हीलियम कोर के अंदर का तापमान और दबाव भारी तत्वों के संश्लेषण की निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं को शुरू करने के लिए पर्याप्त है - हीलियम से कार्बन और ऑक्सीजन, और अगले चरण में और भी भारी। किसी तारे के आंतरिक भाग में, आवर्त सारणी के कई तत्व हाइड्रोजन और हीलियम से बन सकते हैं, लेकिन केवल लौह समूह के तत्वों तक, जिनमें प्रति कण सबसे अधिक बंधन ऊर्जा होती है। भारी तत्व अन्य दुर्लभ प्रक्रियाओं में बनते हैं, अर्थात् सुपरनोवा और आंशिक रूप से नोवा के विस्फोट के दौरान, और इसलिए वे प्रकृति में दुर्लभ होते हैं।

आइए पहली नज़र में एक दिलचस्प, विरोधाभासी परिस्थिति पर ध्यान दें। जबकि तारे के केंद्र के पास हाइड्रोजन जल रहा है, वहां का तापमान हीलियम प्रतिक्रिया की सीमा तक नहीं बढ़ सकता है। ऐसा करने के लिए, यह आवश्यक है कि दहन बंद हो जाए और तारे का कोर ठंडा होने लगे! तारे का ठंडा कोर सिकुड़ता है, जिससे गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की ताकत बढ़ती है और गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा निकलती है, जो पदार्थ को गर्म करती है। उच्च क्षेत्र शक्ति पर, उच्च तापमान की आवश्यकता होती है ताकि दबाव संपीड़न का विरोध कर सके, और गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा इस तापमान को प्रदान करने के लिए पर्याप्त है। अंतरिक्ष यान को नीचे गिराते समय हमारे पास एक समान विरोधाभास होता है: इसे निचली कक्षा में स्थानांतरित करने के लिए, इसे धीमा करना होगा, लेकिन साथ ही यह पृथ्वी के करीब हो जाता है, जहां गुरुत्वाकर्षण बल अधिक होता है, और इसकी गति बढ़ जाएगी. ठंडा करने से तापमान बढ़ता है, और ब्रेक लगाने से गति बढ़ती है! प्रकृति ऐसे प्रतीत होने वाले विरोधाभासों से भरी है, और कोई भी हमेशा "सामान्य ज्ञान" पर भरोसा नहीं कर सकता है।

हीलियम दहन की शुरुआत के बाद, ऊर्जा की खपत बहुत तेज गति से होती है, क्योंकि भारी तत्वों के साथ सभी प्रतिक्रियाओं की ऊर्जा उपज हाइड्रोजन दहन प्रतिक्रिया की तुलना में बहुत कम होती है और इसके अलावा, इन चरणों में तारे की समग्र चमक बढ़ जाती है। उल्लेखनीय रूप से. यदि हाइड्रोजन अरबों वर्षों तक जलता है, तो हीलियम लाखों वर्षों तक जलता है, और अन्य सभी तत्व हजारों वर्षों से अधिक नहीं जलते हैं। जब किसी तारे की गहराई में सभी परमाणु प्रतिक्रियाएं समाप्त हो जाती हैं, तो कोई भी चीज़ इसके गुरुत्वाकर्षण संपीड़न को नहीं रोक सकती है, और यह विनाशकारी रूप से तेज़ी से घटित होती है (जैसा कि वे कहते हैं, यह ढह जाता है)। ऊपरी परतें मुक्त गिरावट त्वरण के साथ केंद्र की ओर गिरती हैं (इसका परिमाण अतुलनीय द्रव्यमान अंतर के कारण पृथ्वी के गिरावट त्वरण से कई गुना अधिक है), जिससे भारी गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा निकलती है। पदार्थ को संपीड़ित किया जाता है। इसका एक हिस्सा, उच्च घनत्व की एक नई अवस्था में गुजरता है, एक अवशेष तारा बनाता है, और हिस्सा (आमतौर पर एक बड़ा) जबरदस्त गति के साथ परावर्तित सदमे की लहर के रूप में अंतरिक्ष में फेंक दिया जाता है। एक सुपरनोवा विस्फोट होता है. (गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा के अलावा, तारे की बाहरी परतों में शेष हाइड्रोजन के हिस्से का थर्मोन्यूक्लियर बर्नआउट भी शॉक वेव की गतिज ऊर्जा में योगदान देता है, जब गिरती गैस तारकीय कोर के पास संपीड़ित होती है - एक भव्य विस्फोट "हाइड्रोजन बम" होता है)

तारे के विकास के किस चरण में संपीड़न रुकेगा और सुपरनोवा अवशेष क्या होगा, ये सभी विकल्प उसके द्रव्यमान पर निर्भर करते हैं। यदि यह द्रव्यमान 1.4 सौर से कम है, तो यह एक सफेद बौना होगा, 10 9 किग्रा/मीटर 3 के घनत्व वाला एक तारा, जो ऊर्जा के आंतरिक स्रोतों के बिना धीरे-धीरे ठंडा हो रहा है। पतित इलेक्ट्रॉन गैस के दबाव से इसे और अधिक संपीड़न से बचाया जाता है। बड़े द्रव्यमान (लगभग 2.5 सौर तक) के साथ, एक न्यूट्रॉन तारा बनता है (उनके अस्तित्व की भविष्यवाणी महान सोवियत भौतिक विज्ञानी, नोबेल पुरस्कार विजेता लेव लैंडौ ने की थी) जिसका घनत्व लगभग परमाणु नाभिक के घनत्व के बराबर होता है। न्यूट्रॉन सितारों को तथाकथित पल्सर के रूप में खोजा गया था। तारे के और भी अधिक प्रारंभिक द्रव्यमान के साथ, एक ब्लैक होल बनता है - एक अनियंत्रित रूप से सिकुड़ने वाली वस्तु जिससे कोई भी वस्तु, यहाँ तक कि प्रकाश भी, बच नहीं सकती है। सुपरनोवा विस्फोटों के दौरान लोहे से भी भारी तत्व बनते हैं, जिनके लिए बहु-कण टकराव की पर्याप्त संभावना के लिए उच्च-ऊर्जा कणों की बेहद घनी धाराओं की आवश्यकता होती है। इस दुनिया में सभी सामग्री सुपरनोवा के वंशज हैं, जिनमें लोग भी शामिल हैं, क्योंकि जिन परमाणुओं से हम बने हैं वे एक बार सुपरनोवा विस्फोट के दौरान उत्पन्न हुए थे।

इस प्रकार, तारे न केवल उच्च-गुणवत्ता वाली ऊर्जा का एक शक्तिशाली स्रोत हैं, जिसका अपव्यय जीवन सहित जटिल संरचनाओं के उद्भव में योगदान देता है, बल्कि रिएक्टर भी हैं जिनमें संपूर्ण आवर्त सारणी का उत्पादन होता है - इन संरचनाओं के लिए आवश्यक सामग्री। किसी तारे के विस्फोट से उसका जीवन समाप्त हो जाता है, जिससे अंतरिक्ष में हाइड्रोजन और हीलियम से भारी मात्रा में कई प्रकार के तत्व फेंके जाते हैं, जो गैलेक्टिक गैस के साथ मिल जाते हैं। ब्रह्मांड के जीवन के दौरान, कई सितारों ने अपना जीवन समाप्त कर लिया है। सूर्य जैसे सभी तारे और आदिम गैस से उत्पन्न अधिक विशाल तारे पहले ही अपना जीवन पथ पार कर चुके हैं। तो अब सूर्य और उसके जैसे तारे दूसरी पीढ़ी (और शायद तीसरी भी) के तारे हैं, जो भारी तत्वों से काफी समृद्ध हैं। इस तरह के संवर्धन के बिना, यह संभावना नहीं है कि स्थलीय ग्रह और उनके निकट जीवन उत्पन्न हो सकता है।

यहां ब्रह्मांड में कुछ रासायनिक तत्वों की व्यापकता के बारे में जानकारी दी गई है:

जैसा कि हम इस तालिका से देख सकते हैं, वर्तमान में प्रमुख रासायनिक तत्व हाइड्रोजन और हीलियम (लगभग 75% और 25% प्रत्येक) हैं। हालाँकि, भारी तत्वों की अपेक्षाकृत छोटी सामग्री जीवन के निर्माण के लिए पर्याप्त साबित हुई (कम से कम ब्रह्मांड के एक द्वीप पर "साधारण" तारे के पास, सूर्य - एक पीला बौना)। इसके अलावा जो हमने पहले ही संकेत दिया है, हमें यह याद रखना चाहिए कि खुले बाहरी अंतरिक्ष में ब्रह्मांडीय किरणें हैं, जो अनिवार्य रूप से प्राथमिक कणों की धाराएं हैं, मुख्य रूप से विभिन्न ऊर्जाओं के इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन। अंतरतारकीय अंतरिक्ष के कुछ क्षेत्रों में अंतरतारकीय पदार्थ की बढ़ी हुई सांद्रता के स्थानीय क्षेत्र होते हैं, जिन्हें अंतरतारकीय बादल कहा जाता है। किसी तारे की प्लाज्मा संरचना के विपरीत, अंतरतारकीय बादलों के पदार्थ में पहले से ही अणु और आणविक आयन होते हैं (जैसा कि कई खगोलीय अवलोकनों से पता चलता है)। उदाहरण के लिए, आणविक हाइड्रोजन H2 के अंतरतारकीय बादलों की खोज की गई है; हाइड्रॉक्सिल आयन OH, CO अणु, पानी के अणु आदि जैसे यौगिक अक्सर अवशोषण स्पेक्ट्रा में मौजूद होते हैं। अब अंतरतारकीय बादलों में खोजे गए रासायनिक यौगिकों की संख्या एक सौ से अधिक है . बाहरी विकिरण के प्रभाव में और इसके बिना, बादलों में विभिन्न रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं, अक्सर वे जो अंतरतारकीय माध्यम में विशेष परिस्थितियों के कारण पृथ्वी पर नहीं की जा सकतीं। संभवतः, लगभग 5 अरब वर्ष पहले, जब हमारे सौर मंडल का निर्माण हुआ था, ग्रहों के निर्माण में प्राथमिक सामग्री वही सरल अणु थे जिन्हें अब हम अन्य अंतरतारकीय बादलों में देखते हैं। दूसरे शब्दों में, रासायनिक विकास की प्रक्रिया जो अंतरतारकीय बादल में शुरू हुई, फिर ग्रहों पर जारी रही। हालाँकि अब कुछ अंतरतारकीय बादलों में काफी जटिल कार्बनिक अणु खोजे गए हैं, रासायनिक विकास के कारण संभवतः "जीवित" पदार्थ (अर्थात्, स्व-संगठन और आनुवंशिकता के तंत्र वाली कोशिकाएँ) केवल ग्रहों पर दिखाई दिए। अंतरतारकीय बादलों के आयतन में जीवन के संगठन की कल्पना करना बहुत कठिन है।

ग्रहों का रासायनिक विकास.

आइए पृथ्वी पर रासायनिक विकास की प्रक्रिया पर विचार करें। पृथ्वी के प्राथमिक वायुमंडल में मुख्य रूप से सबसे सरल हाइड्रोजन यौगिक एच 2, एच 2 ओ, एनएच 3, सीएच 4 शामिल हैं। इसके अलावा, वातावरण अक्रिय गैसों, मुख्य रूप से हीलियम और नियॉन से समृद्ध था। वर्तमान में, पृथ्वी पर उत्कृष्ट गैसों की प्रचुरता नगण्य है, जिसका अर्थ है कि एक समय में वे अंतरग्रहीय अंतरिक्ष में असंगत थीं। हमारा आधुनिक वातावरण गौण मूल का है। सबसे पहले, वायुमंडल की रासायनिक संरचना मूल से बहुत कम भिन्न थी। जलमंडल के निर्माण के बाद, पानी में घुली अमोनिया एनएच 3, वायुमंडल से व्यावहारिक रूप से गायब हो गई, परमाणु और आणविक हाइड्रोजन अंतरग्रहीय अंतरिक्ष में वाष्पित हो गए, वायुमंडल मुख्य रूप से नाइट्रोजन एन से संतृप्त हो गया। ऑक्सीजन के साथ वायुमंडल की संतृप्ति धीरे-धीरे हुई, पहले कारण सूर्य से पराबैंगनी विकिरण द्वारा पानी के अणुओं का पृथक्करण, और फिर मुख्य रूप से, पौधों के प्रकाश संश्लेषण के लिए धन्यवाद।

यह संभव है कि कुछ मात्रा में कार्बनिक पदार्थ उल्कापिंडों और शायद धूमकेतुओं के गिरने से पृथ्वी पर आए हों। उदाहरण के लिए, धूमकेतु में एन, एनएच 3, सीएच 4 आदि जैसे यौगिक होते हैं। यह ज्ञात है कि पृथ्वी की परत की आयु लगभग 4.5 अरब वर्ष है। ऐसे भूवैज्ञानिक और भू-रासायनिक साक्ष्य भी हैं जो दर्शाते हैं कि 3.5 अरब वर्ष पहले ही पृथ्वी का वातावरण ऑक्सीजन से समृद्ध था। इस प्रकार, पृथ्वी का प्राथमिक वातावरण 1 अरब वर्षों से अधिक समय तक अस्तित्व में नहीं था, और जीवन संभवतः इससे भी पहले उत्पन्न हुआ था।

वर्तमान में, महत्वपूर्ण प्रायोगिक सामग्री जमा की गई है जो दर्शाती है कि कैसे पानी, मीथेन, अमोनिया, कार्बन मोनोऑक्साइड, अमोनियम और फॉस्फेट यौगिकों जैसे सरल पदार्थ उच्च संगठित संरचनाओं में बदल जाते हैं जो कोशिका के निर्माण खंड हैं। अमेरिकी वैज्ञानिकों केल्विन, मिलर और उरे ने प्रयोगों की एक श्रृंखला आयोजित की जिसमें दिखाया गया कि अमीनो एसिड आदिम वातावरण में कैसे उत्पन्न हो सकते थे। वैज्ञानिकों ने पृथ्वी के प्राथमिक वायुमंडल की संरचना का अनुकरण करते हुए गैसों - मीथेन सीएच 4, आणविक हाइड्रोजन एच 2, अमोनिया एनएच 3 और जल वाष्प एच 2 ओ का मिश्रण बनाया है। इस मिश्रण के माध्यम से विद्युत निर्वहन पारित किया गया; परिणामस्वरूप, गैसों के प्रारंभिक मिश्रण में ग्लाइसिन, एलेनिन और अन्य अमीनो एसिड पाए गए। संभवतः, सूर्य ने अपनी पराबैंगनी विकिरण से पृथ्वी के प्राथमिक वायुमंडल में रासायनिक प्रतिक्रियाओं पर महत्वपूर्ण प्रभाव डाला था, जो ओजोन की अनुपस्थिति के कारण वायुमंडल में नहीं टिक पाता था।

न केवल सूर्य से विद्युत निर्वहन और पराबैंगनी विकिरण, बल्कि ज्वालामुखीय गर्मी, शॉक तरंगें और पोटेशियम K का रेडियोधर्मी क्षय भी (पृथ्वी पर लगभग 3 अरब साल पहले पोटेशियम क्षय ऊर्जा का हिस्सा पराबैंगनी विकिरण की ऊर्जा के बाद दूसरे स्थान पर था) सूर्य) का रासायनिक विकास पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ा। उदाहरण के लिए, प्राथमिक ज्वालामुखियों (O 2, CO, N 2, H 2 O, H 2, S, H 2 S, CH 4, SO 2) से निकलने वाली गैसें, जब विभिन्न प्रकार की ऊर्जा के संपर्क में आती हैं, तो विभिन्न प्रकार की ऊर्जा बनाने के लिए प्रतिक्रिया करती हैं। छोटे कार्बनिक यौगिकों के प्रकार: हाइड्रोजन साइनाइड एचसीएन, फॉर्मिक एसिड एचसीओ 2 एच, एसिटिक एसिड एच 3 सीओ 2 एच, ग्लाइसीन एच 2 एनसीएच 2 सीओ 2 एच, आदि। इसके बाद, फिर से विभिन्न प्रकार की ऊर्जा के प्रभाव में, छोटे कार्बनिक यौगिक अधिक जटिल कार्बनिक यौगिक बनाने के लिए प्रतिक्रिया करते हैं: अमीनो एसिड

इस प्रकार, पृथ्वी पर एक कोशिका बनाने के लिए आवश्यक जटिल कार्बनिक यौगिकों के निर्माण की स्थितियाँ उत्पन्न हुईं।

वर्तमान में, बिग बैंग के बाद ब्रह्मांड कहे जाने वाले आदिम "पदार्थ के सुपरड्रॉप" से जीवन कैसे उत्पन्न हुआ, इसकी कोई तार्किक रूप से सुसंगत तस्वीर अभी भी मौजूद नहीं है। लेकिन वैज्ञानिक पहले से ही इस तस्वीर के कई तत्वों की कल्पना करते हैं और मानते हैं कि वास्तव में सब कुछ इसी तरह हुआ है। विकास की इस एकीकृत तस्वीर का एक तत्व रासायनिक विकास है। शायद, रासायनिक विकास विकास की एकीकृत तस्वीर के तर्कसंगत तत्वों में से एक है, यदि केवल इसलिए कि यह रासायनिक प्रक्रियाओं के प्रायोगिक मॉडलिंग की अनुमति देता है (जो, उदाहरण के लिए, "बिग बैंग" के निकट की स्थितियों के संबंध में नहीं किया जा सकता है) . रासायनिक विकास का पता जीवित पदार्थ के प्राथमिक निर्माण खंडों तक लगाया जा सकता है: अमीनो एसिड, न्यूक्लिक एसिड।