Il ferro nel tuo sangue è nato in una stella che è esplosa: il viaggio cosmico degli atomi che ci compongono

Pensare che il ferro, come ogni altro elemento di cui siamo costituiti, provenga dalle stelle, chissà quante e quali stelle nell’Universo, ci dà un forte senso di comunanza tra noi ma anche di assoluta appartenenza al nostro Universo.

C’è tanto ferro nel nostro sangue e ciascun atomo di questo ferro si è formato alla temperatura di centinaia di milioni di gradi all'interno di una o più stelle che, morendo, lo hanno disperso nello spazio. E dopo miliardi di anni ce lo ritroviamo a scorrere nelle vene. Questa riflessione, perfettamente veritiera, dà letteralmente le vertigini.

Ma vediamo come da un Universo formato solamente dai due più semplici elementi, idrogeno ed elio, si è giunti ai più pesanti come il ferro che, per ultimo, ci è finito nel sangue.

Come e dove si forma il ferro nelle stelle

La struttura interna delle stelle possiamo dire che inizialmente somigli ad una rapa per poi finire per diventare simile ad una cipolla. Se la rapa è omogenea al suo interno, la cipolla è invece stratificata. E’ quello che succede alle stelle a causa delle reazioni di fusione termonucleare.

Inizialmente, quando la stella si “accende”, cioè quando inizia a produrre l’energia che la farà brillare per miliardi di anni, essa è composta da una miscela omogenea di idrogeno ed elio, con circa 70% di idrogeno contro 30% di elio.

Una fucina di elementi

Nel nucleo della stella, dove la temperatura supera i 10 milioni di gradi, l’idrogeno si fonde in elio. Questo processo di fusione dura dai milioni ai miliardi di anni durante i quali il nucleo diventa sempre più povero di idrogeno e più ricco di elio.

La composizione chimica della stella, inizialmente uniforme (dicevamo una miscela omogenea di idrogeno ed elio) inizia a differenziarsi formandosi un nucleo di solo elio, mentre la rimanente parte di stella continua ad essere una miscela omogenea di idrogeno ed elio.

Quando nel nucleo non c’è più idrogeno, la fusione di idrogeno in elio continua in uno strato attorno al nucleo. Invece, nel nucleo la cui temperatura ha raggiunto 150 milioni di gradi, inizia la fusione dell’elio in carbonio.

fucina degli elementi — Rappresentazione schematica di come la composizione chimica inizialmente omogenea della stella formata da solo idrogeno ed elio, si differenzi durante la vita della stella. Alla fine della sua evoluzione, gli elementi pesanti come il ferro si trovano nel nucleo e quelli meno pesanti sono stratificati verso la superficie.

Come conseguenza, il nucleo inizia a diventare più povero di elio e sempre più ricco di carbonio. Nel frattempo, il guscio attorno al nucleo diventa di elio e la fusione dell’idrogeno si sposta ad un guscio ancora più esterno.

Quando nel nucleo il carbonio diventa sufficientemente abbondante iniziano le fusioni di carbonio con l’elio formando ossigeno, dell’ossigeno con l’elio formando neon, del neon con l’elio formando magnesio.

La fusione procede in questo modo formando via via gli altri elementi presenti nella tabella periodica degli elementi (la tabella di Mendeleev) fino a quando il cromo fonde con l’elio formando ferro e il ferro fonde con l’elio formando il nichel.

Siamo partiti da una stella di solo idrogeno ed elio e siamo arrivati alla stessa stella che ora contiene anche gli altri elementi presenti nell’Universo.

Durante le fasi immediatamente successive al Big Bang, idrogeno ed elio erano gli unici elementi che si sono formati. Tutti gli altri elementi si sono formati dentro le stelle grazie alle reazioni di fusione termonucleare.

La morte di una stella per dar vita ad altre stelle

Questi elementi più pesanti, fra cui il ferro, formatisi dentro la stella vengono dispersi nello spazio interstellare in seguito alla morte della stella, quando questa si libera in modo più o meno violento di questi suoi gusci ricchi di elementi pesanti (formando una nebulosa planetaria o una supernova).

La prima generazione di stelle, di solo idrogeno ed elio, chiamata Popolazione III, ha arricchito il mezzo interstellare anche di altri elementi.

Nelle fasi finali di vita, la stella disperde in modo più o meno violento il proprio gas, ricco di elementi pesanti come il ferro, diffondendolo nel mezzo interstellare. Questo gas ricco di elementi pesanti sarà il costituente di una nuova generazione di stelle. Credit: NASA, ESA, Zolt Levay (STScI)

La successiva generazione di stelle, la Popolazione II, si è formata da nubi molecolari che si erano già arricchite di questi elementi più pesanti. Anche queste stelle hanno prodotto ulteriori elementi e poi dispersi nello spazio. La più recente generazione di stelle, la Popolazione I, è quella più ricca di elementi pesanti. La futura lo sarà ancor di più.

Tutti gli elementi presenti sulla Terra, ma anche sugli altri pianeti, si sono formati all’interno delle stelle.

Il ferro, compreso quello che circola nel nostro sangue, ha un’origine stellare. Tutto il ferro presente sulla Terra ha una stessa origine comune con quello presente nel nostro Sistema Solare, che a sua volta è stato prodotto chissà quando e da quali stelle della nostra Galassia.

L’essere noi interamente costituiti di elementi prodotti all’interno di stelle distribuite un po’ ovunque nell’Universo ci accomuna tutti, ma nel contempo ci rende parte (piccola piccola) del nostro Universo.