Siamo letteralmente "polvere di stelle": gli elementi del nostro corpo sono nati nelle stelle

Sembrerebbe un’espressione romantica, ma che siamo “figli delle stelle” o “polvere di stelle” è la verità. Tutti gli elementi chimici, ad esclusione dell’idrogeno, si formano nel cuore delle stelle e poi vengono disseminati nell’Universo, quando il loro cuore “cessa di battere”.

Gli elementi chimici di cui siamo costituiti sono stati prodotti nel cuore delle stelle e dispersi nello spazio sotto forma di polveri.

In natura esistono 94 elementi chimici. Di questi l’idrogeno è il più abbondante; esso costituisce circa il 75% di tutta la materia esistente, seguito dall’elio che ne costituisce circa il 23%. A questi elementi chimici naturali ne possiamo aggiungere altri 24 che sono stati creati artificialmente dall’uomo in laboratorio.

Di questi 94 elementi chimici presenti nell’Universo, nel corpo umano sono stati identificati tra i 70 e gli 80 elementi chimici. Questa circostanza la possiamo pensare come, se a parte 15-20 elementi assenti, i nostro corpo contenesse la chimica elementare dell’Intero Universo.

Il corpo umano contiene l’85% degli elementi chimici presenti nell’Universo

Di questi, solo 11 elementi costituiscono il 99.9% dell’intero corpo umano, mentre una ventina sono presenti giusto come tracce (quantità piccolissime) sebbene cruciali per la vita. Per i rimanenti, sebbene presenti, non è ben chiaro il loro ruolo.

Chi o cosa ha prodotto gli elementi chimici

La domanda interessante è da dove vengano questi elementi chimici di cui noi siamo formati o, volendo porre diversamente la domanda, come sono arrivati sulla Terra e chi/cosa li ha creati?

Possiamo affermare che la risposta la conosciamo da tempo, ma non è stata trovata immediatamente, ci son voluti decenni di ricerca. La risposta al nostro quesito ce l’hanno data le stelle!

Se ripercorriamo, ma giusto in un paio di righe, la storia dell’Universo, vediamo che subito dopo il Big Bang, durante i primissimi secondi, la temperatura era così elevate che le uniche particelle in grado di esistere erano gli elettroni e le particelle subatomiche, ad esempio i quark, gluoni, leptoni.

Le esplosioni di supernova sono uno dei meccanismi con cui gli elementi chimici prodotti nel cuore della stella vengono disseminati nello spazio interstellare.

Nei minuti successivi, quando la temperatura iniziava a diminuire (ma sempre intorno ai miliardi di gradi Kelvin), le particelle sub-atomiche iniziavano a formare protoni e neutroni. Dopo neanche 20 minuti dal Big Bang protoni e neutroni si erano fusi formando nuclei di idrogeno ed nuclei elio, nella percentuale del 75% di idrogeno e 25% di elio.

L’universo appena nato era costituito solo di idrogeno ed elio.

Solo circa 380.000 anni dopo il Big Bang la temperatura era diventata sufficientemente bassa (intorno ai 3000 K) da permettere agli elettroni di legarsi ai nuclei, formando così atomi di idrogeno ed elio.

I primi elementi chimici formatisi dopo il Big Bang furono idrogeno ed elio. L’intero Universo era costituito solo da idrogeno al 75% e di elio al 25%. Della famosa tavola periodica degli elementi erano state completate solo le prime due caselle (su un totale di 94).

Le prime stelle a nascere nel giovanissimo Universo, chiamate di Popolazione III, erano pertanto costituite solo di idrogeno ed elio. Tuttavia, nel loro nucleo caldissimo era già iniziata la fusione di idrogeno, e successivamente di elio, in nuovi elementi sempre più pesanti: carbonio, ossigeno, neon, magnesio….via via fino al ferro.

Questi nuovi elementi, che si aggiungevano all’iniziale idrogeno ed elio, erano però confinati all’interno delle stelle. Bisognava aspettare che queste morissero (in modo più o meno violento) per disperdere nell’Universo i nuovi elementi. Ma ancor prima di morire, durante le fasi finali di vita, le stelle iniziano a soffiare via grandi quantità di polvere costituita dagli elementi chimici che hanno prodotto nel nucleo, disperdendola nello spazio interstellare.

La successiva generazione di stelle (chiamata di Popolazione II) aveva quindi a disposizione sempre tanto idrogeno ed elio, ma anche elementi più pesanti (chiamati metalli). Anche queste stelle hanno processato idrogeno ed elio negli elementi chimici più pesanti e anche loro morendo hanno ancor di più arricchito l’Universo di numerosi elementi chimici.

Nelle fasi finali di vita, le stelle soffiano via grandi quantità di polveri arricchendo così di elementi sempre più pesanti l'Universo. Credit: NASA/ESA/CSA

La successiva generazione di stelle (chiamata Popolazione I) è quella più ricca di elementi chimici. Si pensi che mentre le prime stelle avevano di elementi successivi all’elio un’abbondanza pari a 0, quelle di ultima generazione hanno un'abbondanza pari al 4%.

Dal “cuore delle stelle” ai pianeti

Se la tavola periodica degli elementi da 2 caselle ne ha riempite 94 è grazie ai processi di fusione nucleare che sono avvenuti all’interno delle stelle.

L’evoluzione chimica dell’Universo è dovuta alla fusione nucleare all’interno delle stelle.

Ma la nostra Terra si è formata quasi contemporaneamente al Sole, formata del suo stesso materiale, cioè dei suoi stessi elementi chimici. I pianeti che ruotano attorno ad una stella ne condividono la stessa composizione chimica.

Siamo ora giunti alla fine del nostro percorso iniziato con il Big Bang.

Gli elementi chimici di cui il nostro corpo è formato sono quelli con cui si è formata la Terra.

Gli elementi chimici di cui è costituito il nostro corpo erano presenti nel disco protoplanetario del Sole e ancor prima nel frammento di nube molecolare da cui si è formato il Sole. Questa nube si era arricchita nel corso del tempo di tutti gli elementi chimici che prodotti dentro le stelle erano stati dispersi nello spazio sotto forma di polveri.

Non è affatto sbagliato pensarci come "figli delle stelle" e fatti con "polvere di stelle”!