Voici un tableau périodique pas comme les autres, puisqu’il nous révèle les origines de chaque atome présent dans notre corps.

Commençons par un fait intéressant : une personne adulte moyenne est composée d’environ 7’000’000’000’000’000’000 000’000’000’000 atomes (soit 7 octillions), et une grande partie de ces atomes sont de l’hydrogène, l’élément le plus commun dans l’Univers, produit par le Big Bang il ya 13,8 milliards d’années. Le reste de ces atomes, ont été forgés par d’anciennes étoiles, fusionnant et explosant des milliards d’années après la formation de l’Univers, et une infime quantité d’entre eux peut être attribuée aux rayons cosmiques.

Comme l’astronome Carl Sagan l’a dit dans un épisode de la série-documentaire Cosmos : A Personal Voyage : « L’azote dans notre ADN, le calcium dans nos dents, le fer dans notre sang, le carbone dans nos tartes aux pommes, proviennent tous de l’intérieur des étoiles effondrées. Nous sommes composés d’étoiles ».

Pour vous aider à visualiser l’origine des ingrédients composant chaque être vivant, Jennifer A. Johnson, une astronome de l’Université de l’Ohio, a établi ce nouveau tableau périodique qui décompose tous les éléments selon leur origine :

origine éléments système solaire

Provenance des éléments, classification par couleurs. Bleu : Big Bang. Orange : fusions d’étoiles à neutrons. Jaune : mort d’étoiles de masse faible. Rose : fissions de rayons cosmiques. Vert foncé : explosions d’étoiles massives. Vert clair : explosions de naines blanches. Crédits : Jennifer Johnson

Afin que ces informations restent pertinentes par rapport au corps humain, Johnson explique qu’elle a retiré un certain nombre d’éléments de la section inférieure. « Tc, Pm et les éléments au-delà de U n’ont pas d’isotopes durables ou stables. J’ai ignoré les éléments situés au-delà de U dans cette représentation. J’ai cependant laissé les éléments Tc et Pm, en gris », explique-t-elle.

Ce nouveau tableau périodique s’appuie sur le travail réalisé par Johnson et sa collègue, l’astronome Inese Ivans de l’Université de l’Utah, en 2008. Le projet est né à mesures égales de frustration et de procrastination : comme vous pouvez le constater, la version originale (ci-dessous) a été améliorée depuis. « C’est ce qui arrive quand on donne à deux astronomes qui sont fatiguées de rappeler à tout le monde quels éléments d’un tableau périodique s’associent avec quel processus, un tas de stylos marqueurs, et un peu temps…alors qu’elles auraient dû écouter les conférences », a admis Johnson.

origine éléments système solaire

Crédits : Jennifer Johnson/Inese Ivans

Le tableau périodique fonctionne en identifiant les six sources des éléments présents dans nos corps, et les décompose dans les différents processus de l’Univers capables de donner naissance à de nouveaux atomes, à savoir : le Big Bang, la fission des rayons cosmiques, la fusion d’étoiles à neutrons, la mort d’étoiles de masse faible, l’explosion d’étoiles massives ainsi que les explosions des naines blanches.

La manière dont les couleurs correspondantes remplissent les cases des éléments, montre approximativement à quel point l’élément résulte des processus cosmiques en question.

Ainsi, vous pouvez voir que des éléments tels que l’oxygène (O), le magnésium (Mg) et le sodium (Na), sont le résultat de gigantesques explosions d’étoiles massives appelées supernovae, qui se produisent en fin de vie d’une étoile, ou lorsque cette dernière accumule trop de matière. La quantité incroyable d’énergie et de neutrons qui en sont libérés permettent la production de ces éléments, par un processus connu sous le nom de nucléosynthèse, et ceux-ci sont ensuite distribués à travers l’Univers.

En ce qui concerne le carbone (C) et l’azote (N), ils existent surtout grâce à des étoiles de faible masse, terminant leur existence en tant que naines blanches. D’autres éléments, comme le bore (B), le béryllium (Be), et certains isotopes du lithium (Li) sont uniques de par leur origine, car ils sont le résultat de particules de haute énergie issues des rayons cosmiques. La plupart des rayons cosmiques proviennent de l’extérieur du système solaire et parfois même de l’extérieur de la Voie lactée. C’est lorsqu’ils entrent en collision avec certains atomes, que les rayons cosmiques donnent naissance à de nouveaux éléments.

Si vous avez l’impression d’avoir déjà vu ce tableau périodique sur l’origine des éléments, c’est car une version similaire existe sur Wikipédia :

 

origine éléments système solaire

Crédits : Cmglee/Wikimedia

Mais selon Johnson, la version de Wikipédia n’est pas assez claire voire même erronée par endroits ! Elle estime que les « grandes étoiles » (en vert ci-dessus) et les « petites étoiles » (en jaune ci-dessus), décrites dans la version de Wikipedia n’ont pas beaucoup de sens, car la nucléosynthèse n’a rien à voir avec le rayon des étoiles, il serait plus correct de parler d’étoiles de « grande masse » et d’étoiles « de masse faible », plutôt que de parler des tailles.

En effet, « les étoiles de masse élevée finissent leur vie (du moins en partie) en tant que supernovae. Tandis que les étoiles de masse faible finissent généralement leur vie en tant que naines blanches », explique Johnson. « Mais parfois, les naines blanches qui sont dans des systèmes binaires avec une autre étoile, obtiennent assez de masse en provenance de l’étoile voisine pour devenir instable et exploser comme le ferait une supernovae de Type I. La « supernovae » (ndlr: en rouge ci-dessus) étant référencée dans le graphique de Wikipedia n’est pas claire », ajoute-t-elle.

L’astronome a également relevé un problème concernant le lithium : « L’information concernant Li est incorrecte. L’isotope 6Li est effectivement créé par le biais des rayons cosmiques frappant d’autres noyaux, en les brisant. Mais la plupart des isotopes, dont 7Li, qui est beaucoup plus commun, sont sans doute produits au sein des étoiles de masse faible et expulsés dans l’Univers lors de la mort de l’étoile. Quelques 7Li ont également été produits lors du Big Bang, et une petite fraction d’entre eux, par la fission de rayons cosmiques », a expliqué Johnson.

Source : Science Blog for The SDSS

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