Uma das maiores construções da ciência moderna é a tabela periódica, um mapa ordenado dos blocos de construção que compõem tudo o que existe no Universo, desde as estrelas distantes até a ponta de nossos dedos.
Cada elemento químico, com suas propriedades únicas, ocupa um lugar específico em um arranjo quase mágico, revelando padrões que orientam nossa compreensão da composição de todas as coisas.
O que poucas pessoas sabem, contudo, é que a tabela periódica é, na verdade, uma crônica cósmica: cada elemento que nela aparece tem uma origem, uma história forjada em eventos cósmicos violentos, desde o Big Bang às explosões de supernovas distantes. Vejamos um pouco desta história!
Tabela periódica dos elementos químicos.Fonte: Getty Images
A primeira versão da tabela periódica foi proposta pelo químico russo Dmitri Mendeleev em 1869, e organizava os elementos conhecidos com base em suas propriedades químicas e massas atômicas. Ela revelou um padrão repetitivo nas propriedades dos elementos, que possibilitava a previsão da existência de elementos ainda não descobertos.
Com o tempo, a tabela foi aprimorada à medida que mais elementos foram encontrados e o conceito de número atômico (o número de prótons no núcleo de um átomo) foi introduzido, dando à tabela a forma que conhecemos hoje.
No entanto, para entender a origem dos elementos químicos, precisamos olhar para além da Terra e considerar como esses elementos se formam em fenômenos cósmicos, em uma história que remonta ao próprio nascimento do Universo.
Logo após o Big Bang, há cerca de 13,8 bilhões de anos, as condições de temperatura e densidade extremas permitiram a formação dos primeiros elementos. Nessa “sopa” primordial de partículas subatômicas, apenas os elementos mais leves puderam se formar.
Os núcleos de hidrogênio e hélio, os elementos mais simples e abundantes do Universo, surgiram nos primeiros minutos após o Big Bang, juntamente com traços de núcleos de lítio e berílio.
Os primeiros elementos químicos formados no Universo foram o hidrogênio e o hélio, com parcelas de lítio e berílio.Fonte: Getty Images
Esses elementos primordiais, no entanto, são insuficientes para explicar a diversidade química que observamos. Para formar elementos mais pesados, o Universo precisou de construir fornalhas poderosas: as estrelas.
Dentro dos núcleos estelares, a fusão nuclear — o processo em que os núcleos de átomos leves se combinam para formar núcleos mais pesados — dá origem a elementos como o carbono, nitrogênio, oxigênio e outros componentes essenciais para a vida.
Estrelas de diferentes massas desempenham papéis distintos na produção de elementos. Estrelas menores, como o Sol, podem fundir hidrogênio em hélio e, em suas fases finais de vida, hélio em carbono e oxigênio. Essas estrelas terminam suas vidas em explosões menos dramáticas, formando nebulosas planetárias e liberando os elementos que criaram em seu interior.
Elementos químicos mais pesados que o ferro são produzidos e espalhados durante eventos de supernovas ou de fusões entre estrelas de nêutrons.Fonte: Getty Images
Estrelas massivas, com pelo menos oito vezes a massa do Sol, são capazes de criar elementos ainda mais pesados, como o ferro. Elas passam por uma série de fusões sucessivas em suas camadas internas, produzindo elementos progressivamente mais pesados, até que o ferro se torna o limite. A fusão de elementos mais pesados que o ferro não libera mais energia; pelo contrário, ela consome energia, levando a estrela ao colapso.
Quando uma estrela massiva morre, ela explode em uma supernova, um dos eventos mais energéticos do Universo. Durante essa explosão, as temperaturas e pressões são tão extremas que permitem a formação de elementos mais pesados que o ferro, como o ouro, a prata e o urânio. Esses elementos são então dispersos pelo espaço interestelar, enriquecendo as nuvens de gás e poeira que formarão futuras gerações de estrelas e planetas.
Tabela Periódica Cósmica.Fonte: NASA
Com base nessas informações, a tabela periódica comum pôde ser atualizada para uma tabela cósmica: uma árvore genealógica da síntese química no Universo. Trata-se da tabela periódica atualizada com as informações que nos contam de onde vêm os átomos que compõem tudo o que conhecemos. Esse conceito foi desenvolvido e popularizado por vários cientistas ao longo das décadas e mostra que a química e a física são entrelaçadas pela astrofísica.
Por exemplo, ao olharmos para os lugares reservados ao hidrogênio (H) e ao hélio (He), vemos que são caracterizados também por ter sua origem no Big Bang, ao passo que quando olhamos para as posições relativas ao ouro (Au) e ao xenônio (Xe), vemos que foram criados ao longo de fusões de estrelas de nêutrons.
Em uma última análise, a tabela periódica cósmica não é apenas uma ferramenta científica, mas também uma lembrança poética de que somos parte do próprio Universo que buscamos avidamente compreender.