“Gazte-galderak” egitasmoak DBHko ikasleen zalantzak, galderak eta zientzia ikusminari erantzutea du helburu. UPV/EHUko Kultura Zientifikoko Katedrak eta The Conversation plataformaren ekimena da eta zientzialari adituen dibulgazio-artikuluen bidez ematen diote erantzuna gazteen jakin-minari.
Gasteizko Miguel de Unamuno institutuko 2. DBHko ikasleen galdera: Zergatik dira naturan elementu batzuk beste batzuk baino ezohikoagoak?
Naturako edozein gertakizun azaltzeko beti geologiara jo behar dugu, eta gure planetako elementu kimikoen banaketa ez da salbuespen bat.
Bidaia unibertsoaren jatorrira
Elementu kimikoak nola sortu ziren ezagutzeko, denboran atzera egin beharko dugu unibertsoaren jatorrira.
Hasierako une horietan elementu sinple eta arinak sortu ziren, batez ere hidrogenoa eta helioa, eta horietatik eratu ziren gainerako guztiak. Jarraian, izarrak presio-eltzeen antzera funtzionatu zuten, eta elementu astunagoak kozinatu zituzten. Astro dirdiratsu horiek beren bizitzaren amaierara iristean, leher egin eta euren baitan zituzten elementu guztiak kosmosean zehar sakabanatu zituzten.
Elementu kimiko horiek izar eta gorputz planetario berriak sortzeko adreiluak izan ziren. Adibidez, gure eguzki-sistema jatorrian gas eta hauts kosmikoko hodei dentso bat zen.
Duela 4.600 milioi urte, hodei hori erdigunean metatzen hasi zen eta Eguzkia sortu zen. Horren inguruan, materia kosmikoa nukleo planetario txikietan batu zen, eta horien artean Lurra zegoen.
Hortaz, horrela gertatu zen planeten arteko elementu kimikoen lehenengo banaketa. Arinenak, hidrogenoa besteak beste, Eguzkitik urrunagoko eremuetara joan ziren, kanpoko planetak dauden tokira. Aitzitik, elementu astunenak, silizioa edo burdina, besteak beste, eguzki sistemaren erdialdetik gertu gelditu ziren, arrokazko planeta dentsoagoetan, hala nola, gure Lurrean.
Elementu kimikoen banaketa gure planetan
Hala ere, Lurreko elementu kimikoen historia ez da horrekin amaitzen. Lehenengo kapitulua besterik ez dugu kontatu.
Duela 4.570 milioi urte, gure planeta sortu zenean, magma bola handi bat zen, eta meteoritoek etengabe jotzen zuten. Horren bidez, urtutako materialei elementu kimiko berriak gehitzen zitzaizkien.
Hala ere, duela 4.400 milioi urte lurrazala hozten hasi zen. Une horretan sortu ziren lurreko hiru geruza nagusiak: azala, mantua eta nukleoa.
Orduan sakabanatu ziren elementu kimikoak gure planetan zehar, alde batera utzi ezin dugun indar baten ondorioz: grabitatea.
Elementu dentsoenak, hala nola burdina, nikela edo magnesioa, Lurraren erdialdera mugitu ziren, eta haiekin batera eraman zituzten burdinarekin nahasteko lehentasuna daukaten beste elementu batzuk, hala nola platinoa edo urrea.
Aitzitik, arinenak, hala nola silizioa, oxigenoa, kaltzioa, karbonoa edo aluminio, lurrazalean gelditu ziren, gainazalean.
Horrek paradoxa bat sortu zuen; izan ere, gure planetako elementu kimiko asko ez daude ia eskuragarri, sakonera handietan pilatzen direlako. Hori gertatzen da burdinarekin; izan ere, nukleoaren osaeraren % 90a baino gehiago da, baina azalean, berriz, % 6tik beherako presentzia dauka.
Zorionez, gure mundua dinamikoa da. Prozesu geologikoen bidez (sumendiak, adibidez) mantuan ohikoak diren elementu kimikoak lurrazalera atera daitezke, eta horri esker urre, litio, rubidio edo kobre ugariko hobiak daude lurrazalean.
Elementuak ere eraldatzen dira
Prozesu kimiko deigarri baten bidez, denborak aurrera egin ahala, elementu bat beste elementu mota bat bihur daiteke, eta horrek Lurrean elementu hori aurkitzeko maiztasuna alda dezake. Goazen poliki-poliki aztertzera.
Elementu batzuek bertsio desberdinak dituzte, eta isotopo izenez ezagunak dira. Protoi kopuru bera baina nukleoan neutroi kopuru desberdina duten atomoak dira.
Bada, isotopo horietako batzuk ezegonkorrak dira naturan. Denborak aurrera egin ahala, desintegratu egiten dira, egonkorragoak diren beste elementu kimiko batzuen isotopoak sortzeko.
Ezagunena karbono 14-a da, eta hainbat mila urteren buruan nitrogeno 14 bihurtzen da. Hau da, naturan gero eta karbono gutxiago eta gero eta nitrogeno gehiago egongo da.
Eta testuinguru horretan lurrazaleko elementu kimiko bereziena aipatu behar dugu: astatoa. Uranioa berun bihurtzeko prozesuan sortzen da.
Astatoa hain ezegonkorra da, ezen, 8 ordu baino gutxiagoan, desagertu egiten baita. Baina horrek ez du esan nahi naturan existitzen ez denik. Uranioa berun bihurtzen den bitartean, elementu muzin hori agertzen jarraituko da.
Arraroa den hori ez da beti zinez arraroa
Batzuetan arrarotzat jotzen dugu zinez arraroa ez dena. Hori gertatzen da, adibidez, “lur arraroekin”. 17 elementu kimiko dira (lantanoa, zerioa, praseodimioa, neodimioa, prometioa, samarioa, europioa, gadolinioa, terbioa, disprosioa, holmioa, erbioa, tulioa, iterbioa, lutezioa, eskandioa eta itrioa), eta, berez, lurrazalean urrea edo zilarra baino ohikoagoak dira.
Hala ere, “arraro” esaten diegu bi arrazoirengatik. Alde batetik, mineralen barrualdean agertzen direlako, kontzentrazio oso txikietan; eta, bestetik, mineral horietatik ateratzeko prozesua oso konplexua eta garestia delako.
Hortaz, “arraro” horrek ez dauka zerikusirik material horien ugaritasun erlatiboarekin; aitzitik, gizakiok aprobetxatu ahal izateko gaitasunari dagokio.
Laburbilduz
Lurraren historia geologikoari erreparatzen badiogu, 4.500 milioi urtetik gorakoa da, eta horren ondorioz, hain zuzen ere, naturan elementu kimiko batzuk beste batzuk baino arraroagoak dira.
Berrikus dezagun ikasitakoa:
- Eguzki-sistema eratu zenean, planeten arteko elementu kimikoen lehenengo zozketa egin zen. Lurrera elementu jakin batzuk iritsi ziren, eta gure planetatik urrun dauden planetetara, Urano eta Neptuno, adibidez, beste batzuk iritsi ziren.
- Hoztu zirenean hiru geruza sortu ziren: azala, mantua eta nukleoa. Orduan elementu dentsoenak Lurraren erdigunera joan ziren. Arinenak, berriz, azaleran gelditu ziren.
- Hala ere, Lurreko geruzen artean elementu kimikoak birbanatzen dituzten fenomeno geologikoak daude, besteak beste, sumendiek azalean arraroak diren mantuko elementuak kanporatzen dituzte.
- Isotopo batzuk denborak aurrera egin ahala desegiten dira. Horren bitartez, elementu kimiko bat beste bat bihurtzen da, eta bien ehunekoa aldatzen da ingurune naturalean.
- Lur arraroak ez dira hain arraroak. Aitzitik, naturan nahiko elementu ohikoak dira, baina horiek ustiatzea ez da erraza.
Geologiak galdera horiek eta antzeko zalantzak argitzen ditu. Geologiari esker jakin dezakegu nola dauden banatuta elementu kimikoak gure planetan, bai eta elementu horiek nola ustia ditzakegun ere, gizartearen etorkizuna bermatu ahal izateko.
Egileaz:
Blanca María Martínez (@BlancaMG4) Geologian doktorea da, Aranzadi Zientzia Elkarteko ikertzailea eta UPV/EHUko Zientzia eta Teknologia Fakultateko Geologia Saileko laguntzailea.
Artikulu hau The Conversation plataformako Júnior atalean irakur daiteke gaztelaniaz: ¿Cómo se tratará el cáncer en el futuro? 12-16 urte bitarteko ikaslea bazara eta zientziaren inguruko galderarik izanez gero, bidali helbide honetara: tcesjunior@theconversation.com