VÜCUDUMUZDAKİ ELEMENTLERİN KÖKENİ – Dr. İlhami Pektaş

Çevremizdeki her şey, tüm canlılar, cansızlar, insanlar, hayvanlar, bitkiler, toprak, hava, kullandığımız eşyalar, gezegenler ve yıldızlar elementlerin “atom” adı verilen temel yapıtaşlarından oluşmuştur.

Peki, her şeyin yapıtaşı olan atomların kökeni nedir?

Vücudumuzdaki elementlerin büyük bölümü, 13,7 milyar yıl önce Büyük Patlama’dan hemen sonra oluşmuştur. Evrende en çok bulunan element olan hidrojen, vücudumuzdaki atomların da sayıca en büyük oranını oluşturur. Evrenin yaklaşık sayıca % 90’nını, vücudumuzun ise yaklaşık % 62’sini oluşturan hidrojen, sadece bir proton ve bir elektrondan oluşan en basit elementtir.
Vücudumuzu oluşturan atomların sayıca yaklaşık % 62’si Hidrojen, % 24’ü Oksijen, % 12’si Karbon ve % 1’i Azot’tur. Bu atomların tamamının Büyük Patlama’dan kısa bir süre sonra, geri kalanının ise ilk yıldızlarda oluştuğunu tahmin edilmektedir.

Peki, geriye kalan % 1’lik oran nelerden oluşuyor? Oran küçük görünse de bunlar vazgeçebileceğimiz türden atomlar değildir. Bu atomlar çoğu, yaşamımız için olmazsa olmaz olan temel yapıtaşlarıdır. Bu atomlar sayıca % 1’i oluştursalar da, kütleleri hidrojene göre çok daha büyük olduğu için ağırlığımızın büyük kısmını meydana getirirler.

Evrendeki enerjinin bilinen kısmının büyük bölümü, yıldızlarda, Hidrojenin,füzyon sayesinde Helyuma dönüşmesi ile oluşmuştur. Büyük patlama anında ortaya çıkan bu muazzam sıcaklıktan hemen sonra ilk olarak en basit yapıya sahip “Hidrojen”, “Helyum” ve “Lityum” atomları oluşmaya
başlamıştır. İlk atomların ve elementlerin oluşmasından sonraki uzun süreçte evren genişlemeye ve soğumaya devam etmiş ve yeteri kadar soğuduğunda kütle çekiminin etkisi ile gazlar yoğunlaşarak değişik gök cisimlerini oluşturmaya başlamıştır. Evrende var olan Hidrojen, Helyum ve eser miktardaki Lityum dışındaki tüm elementler yıldızların oluşumundan sonra, yıldızların çekirdeğinde gerçekleşen termonükleer tepkimeler ve
süpernova patlamaları sırasında üretilmiştir.

Yıldız çekirdeğindeki yoğunluk, basınç ve sıcaklık artışı Helyum’un füzyon tepkimelerine girmesi ve sonrasında Karbon ile Oksijen’e dönüşmeye başlamasına neden olur. Oksijenden daha hafif bir element olan Azot’ da yıldızların çekirdeklerinde oluşur, ama Karbon-Azot-Oksijen döngüsü bir dizi tepkimenin sonucunda meydana gelir. Evrendeki Azotun büyük çoğunluğunun yıldızlarda bu döngüler ile oluştuğu sanılıyor. Bu
yıldızlar, evrimlerinin son aşamalarında, güçlü yıldız rüzgârlarıyla Azotun da içinde bulunduğu çeşitli elementleri uzaya savurdular. Bu araştırmalar neticesinde, Karbon, Azot ve Oksijenin evrende bol miktarda üretildiği anlaşılıyor.

Güneş’ten daha yüksek kütleye sahip olan yıldızların çekirdeklerinde Silisyum, Kükürt ve Nikel oluşum döngüsü de benzer şekilde devam etmiştir. Nikel ve Demir elementinin oluşumu bu şekilde gerçekleşir.
Demir’den sonra gelen bütün elementlerinin üretimi ise evrende bir tek yolla, Süpernova patlamalarının ortaya çıkardığı koşullar ile oluşur. Bu patlamalarda ortaya çıkan basınç ve sıcaklık, çok yüksek olduğundan hidrojen ve helyumdan farklı ağır elementler, ilk kez bu şekilde meydana gelmeye başlamış ve böylece periyodik tabloya yeni elementler eklenmiştir.
Örneğin molibden, Güneş Sistemi’nin çok az miktarını oluşturmasına rağmen vücudumuzun çeşitli işlevlerini yerine getirebilmesi için gereksinim duyduğumuz bir elementtir. Çekirdeklerindeki basınç ve sıcaklığı daha yüksek olan daha büyük kütleli yıldızlarda, Neon ve Helyum kaynaşması sonucunda Magnezyum oluşmuştur. Magnezyum, vücudumuzda eser miktarda bulunur ama protein sentezi, kasların kasılması ve sinirler arası iletişimin gerçekleşebilmesi için vücudumuzun olmazsa olmazı olan çok önemli bir elementtir.

Ağır çekirdeklerin oluşmasına “yavaş süreç” denir. Bu elementler de “yavaş süreç elementleri” olarak adlandırılır. Bu süreçte çekirdeğinde yoğun bir şekilde çekirdek-nötron kaynaşması ve beta bozunumu gerçekleştiren yıldızlar, çekirdeklerindeki demirin bir bölümünü vücudumuzun işleyişi için gerekli olan Molibden elementine dönüştürür. İşte, yaşamı oluşturan elementlerin
nasıl ortaya çıktığını, yıldızların içinde neler olup bittiğini ancak
yapılan araştırmalarla çözebiliyoruz.

Peki, nasıl oluyor da çapı milyonlarca kilometreyi bulan bu dev gök cisimlerinin çekirdeğindeki maddeler, dünyamızın her yanına yayılmış olarak bulunuyor?

Yıldızların içindeki ısı, ışınımın yanı sıra çalkantılarla dış katmanlara iletilir. Yani, yıldızları oluşturan maddeler sürekli hareket halindedir. Böylece, çekirdekte ve çevresinde oluşturulan yeni elementler yıldızın üst katmanlarına kadar ulaşabilir. Bir yıldız ömrünü tamamladığında üst katmanlarını uzaya savurur. İşte bu maddeler gezegenimsi bulut şeklinde genişler ve yıldızdan çok uzaklara taşınır.

Molibden Stronsiyum, İtriyum, Baryum, Lantan, Seryum ve Kurşunun tamamına yakını, yıldızların içinde, yavaş süreçler sırasında oluşmuştur. Güneş sistemimiz de bu yıldızların patlamalarından var olmuş ve bu elementler de tüm canlıların yaşamına girmiştir. Bir yıldızın içinde oluşan bu elementler,
vücudumuzun tüm gereksinimlerini karşılar. Örneğin İyot olmadan sağlıklı bir yaşam sürdüremeyiz. Bu elementse yıldızların içinde değil yalnızca süpernova patlaması denen çok güçlü patlamalar sırasında ortaya çıkmıştır.

Çok büyük kütleli yıldızların patlamasıyla oluşan süpernovalarda, atom çekirdekleri nötronlar tarafından çok yoğun bombardımana tabi tutulur. Bu tepkimeler sonucunda ortaya Gümüş, Altın ve Platin gibi kıymetli metal olarak adlandırdığımız elementlerin yanı sıra, yukarıda sözünü ettiğimiz İyot da ortaya çıkar. Bunların yanı sıra, “hızlı süreç” sonunda, biyolojik açıdan önemli hızlı süreç elementleri olarak da adlandırılan birçok hafif elementler de meydana gelir. Kalsiyum, Magnezyum, Silisyum, Kükürt ve
Titanyum elementleri bunlardan bazılarıdır.

Bazı elementlerin ise hangi süreçlerde ortaya çıktığı tam olarak bilinmiyor. Örneğin, her iki süreçte de Selenyum oluşabiliyor. Sağlıklı bir bağışıklık sistemi için gerekli olan Selenyumun yaklaşık üçte ikisinin hızlı süreçlerde, geriye kalanınsa yavaş süreçlerde oluştuğu düşünülüyor.

Dünya’daki elementler ve bu elementlerin bolluk oranları dikkate alınarak geliştirilen teorilere göre Güneş sistemimiz, dolayısıyla Dünya’mız ömrünü tamamlamış bir yıldızın kalıntılarından oluşmuştur.

Sonuç olarak sahip olduğumuz bilgiler ışığında, vücudumuzu oluşturan elementlerin bir bölümünün büyük patlama sırasında, bir bölümünün yıldızların içinde oluşan termonükleer tepkimeler ve kalanının da süpernova patlamaları sırasında oluştuğu anlaşılıyor.