Состојките на животот

Соочен со прашањето „Од што се состои животот?“, Карл Саган во неговиот „Космос“ напиша: „Азотот во нашата ДНК, калциумот во нашите заби, железото во нашата крв, јаглеродот во нашите пити од јаболка се создадени во утробата на ѕвездите што умираат. Ние сме направени од ѕвезден материјал“. А тука на сцена стапува хемијата.

Хемијата како наука се развивала со огромна брзина во првата половина на XIX век. Само помеѓу двете (од витално значење) публикации на Антоан Лавоазје (1789) и Димитриј Менделеев (1869) биле откриени барем 40 нови елементи. Лавоазје несомнено вовел ред и значење во составувањето на системот со елементи, а покрај него се надоврзал токму Менделеев, кој успеал да покаже дека својствата на елементите се периодична функција од атомските маси.

Менделеев дури успеал и да го предвиди откривањето и карактеристиките на неколку елементи кои дотогаш сè уште биле непознати. Досега се откриени 118 елементи, од кои првите 94 се природно се јавуваат на Земјата, а останатите 24 се нарекуваат синтетички и се производ на лабораториски експерименти.

Во живите организми се наоѓаат околу 60 хемиски елементи, најчесто застапени во биосферата, но останува извесна мистерија како тие елементи настанале. Тоа прашање нѐ води во полето на астрофизиката кај оние ѕвезди кои имаат толку голема маса, што кон крајот на нивниот живот експлодираат со жестокост за која не постои сразмерен начин да се опише, или пак интуитивно да се замисли. Името на овие експлодирачки тела е познато како Супернова. 

Терминот потекнува од латинскиот збор „nova“, што во македонскиот јазик исто така означува „нова“. Супернова се случува секогаш кога ненадејно на небото ќе се појави блесок на нова ѕвезда која го засенува сето свое опкружување со величествена светлина и определен временски период станува најблескавиот објект во целата галаксија.

Низ историјата неколку пати се случувало ваквите ненадејни експлозии да ги изненадат луѓето, како што е примерот со Кеплеровата супернова која ненадејно „пламнала“ во 1604 година. Експлозијата се случила во внатрешноста на нашата галаксија – што е навистина редок настан кој се случува барем еднаш до два пати во 100 години – и го осветлила небото толку силно што светлината била видлива дури и дење неколку недели. 

Во светот на науката никој не им обрнал посебно внимание, кога конечно во триесеттите години на XX век суперновите за прв пат ги споменал Фриц Цвики.

Цвики размислувал футуристички и нему му се припишани многу откритија. Револуционерно ја изнел идејата која вели дека навистина масивна ѕвезда може да произведе компактно јадро во кое атомите би биле толку збиени, што електроните би биле вовлечени во јадрото на атомот и на тој начин би формирале неутрони, а со тоа и неутронска ѕвезда—најгустото нешто во вселената. Но пред да почнеме со категоризација на гигантски масивни ѕвезди, накусо да му се вратиме на нашето соседство — Сонцето.

Сонцето генерира енергија преку процесот на нуклеарна фузија кој се одвива во самото јадро. Атомите на водород притиснати под огромниот притисок на горните слоеви од Сонцето, со голема брзина меѓусебно се судираат и се спојуваат создавајќи нов хемиски елемент – хелиум. Постапката се повторува повеќекратно, сè до оној момент кога развиените ѕвезди ќе го отпочнат процесот на нуклеарна фисија создавајќи компактно јаглеродно јадро. На тој начин се создаваат елементите кои се распоредени во слоеви, слично како кај кромидот. Најтешките се наоѓаат во јадрото, оние полесните во горните слоеви. При секое судирање и соединување на атомите се ослободува мало количество енергија во вид на фотони, кои потоа илјадници години се пробиваат низ густата плазма и се обидуваат да продрат до површината пред конечно да ја напуштат ѕвездата во вид на светлина. 

Кога ѕвезда од типот на Сонцето ќе започне да произведува јаглерод во своето јадро, таа бавно почнува да умира постепено ослободувајќи материја во вид на гас кон надворешните слоеви, истовремено зголемувајќи го својот обем во вид на црвен џин, оставајќи го зад себе малото густо и бледо јаглеродно јадро познато како бело џуџе.

Сонцето нема да експлодира во Супернова, бидејќи има релативно мала маса. Поради тоа, засега, не би требало да бидеме загрижени.

Во космосот мноштвото ѕвезди орбитираат во парови додека нашето Сонце е редок исклучок на ѕвезда единка. Некои од тие парови се случува да се навистина блиску. Кога една од ѕвездите ќе стане бело џуџе, таа полека почнува да „краде“ материјал во вид на гас од соседната ѕвезда, правејќи ја сопствената композиција погуста, потопла, непредвидлива и нестабилна. Во даден момент, белото џуџе станува дваесет милијарди, милијарди, милијарди мегатони термонуклеарна јаглеродна бомба, позната и уште како Ia - супернова. Во моментот на експлозија се создаваат хемиските елементи неопходни за развој на животот: јаглерод, азот, кислород, калциум и конечно железо.

Железото е смртоносен елемент, барем за ѕвездите. Кога во јадрото на една масивна ѕвезда се создава железо, таа ѕвезда повеќе не може да продуцира енергија. Железо се собира во јадрото како што пепелта се собира кај огнот. Без потребното гориво огнот запира, па така и нуклеосинтезата во ѕвездата моментално запира, а нејзината композиција нагло почнува да се лади. Во тој краток момент јадрото колабира во себе под стравотното дејство на гравитацијата. По уште еден смешно кус временски интервал, ѕвездата се собира во пречник не поголем од оној на Земјата, за веднаш потоа брутално да го изблуе сиот материјал назад во просторот во вид на експлозија.

Ia суперновите нашле корисна примена во астрономијата. Тие биле прецизни „стандардни свеќи“ бидејќи секогаш сјаеле со ист интензитет и преку нив може да се пресмета далечината од една галаксија до друга. Но, не дале одговор како се создале елементите потешки од железото: среброто, златото и други.

Одговорот е во масивните ѕвезди. Оние најмасивните во стадиумот на експлозија се нарекуваат Хипернова. Ѕвезди десетици и стотици пати помасивни од нашето сонце. Забележливо е дека ваков тип на ѕвезди има сè поретко во вселената. Се претпоставува дека масивните ѕвезди, суперновите и хиперновите биле честа појава во раниот универзум, но со време работите постепено се смириле и експлозијата на ѕвезди станала исклучително ретка појава. За среќа постои современа технологија која може да ни овозможи набљудување на супернови и хипернови во најдалечните галаксии.

Станува збор за навистина масивни ѕвезди чиј животен век е релативно краток, можеби околу 10 милиони години, така што изразено во космички размери ова е многу краток период – како неколку денови од нашите животи. Поради огромниот притисок на гравитацијата, горивото брзо се троши во топлото јадро кое изнесува неверојатни 10 милијарди степени. Механизмот што ја руши ваквата ѕвезда е истиот што ја произведува суперновата од типот Ia – железото. Колабирањето е толку секавично брзо што ѕвездата се руши самата во себе за илјадити дел од секундата. 

Замислете го Сонцето кое има дијаметар од над милион километри, за момент да колабира во простор што опфаќа приближно дваесетина километри (патот Тетово-Гостивар). Во вакви застрашувачки услови железото е принудено на дополнителна, но куса, нуклеарна фузија која ги креира останатите тешки елементи: кобалт, никел, цинк, сребро, злато итн. Поради тоа, тие се прилично ретки во природата.