1. Космічна розповсюдженість хімічних елементів та їх походження (нуклеосинтез). Походження, склад та будова Сонячної системи. Закон Ферсмана-Гольдшмідта щодо поширеності елементів у природі.

Дані щодо поширеності елементів можна отримати лише з тих частин простору, які флуоресціюють під впливом випромінювання надгарячих зірок. Безумовно найнадійнішою і найповнішою є інформація про хімічний склад Сонця (отримана за результатами спектрального аналізу сонячної атмосфери).

Виведені наступні закономірності поширеності елементів:

- найпоширенішими елементами є H та He;

- ритмічну зміну поширеності елементів з парними та непарними номерами (Z);

- систематичне зменшення поширеності із збільшенням атомного номеру, при цьому до Z=45 це зменшення приблизно відповідає експоненціальному закону;

- елементи, які розташовані в таблиці Менделєєва безпосередньо за He (Li, Be, B), мають дуже низьку відносну поширеність;

- спостерігаються чіткі піки поширеності O та Fe;

- ізотопи з масовими числами кратними 4 (тобто кратними масі ядра гелію - альфа-частки)

характеризуються підвищеною поширеністю.

Вирішення проблеми походження хімічних елементів тісно пов'язано з визначенням моделі походження Всесвіту. Історично всі гіпотези щодо походження елементів грунтувалися на 2 основних концепціях: a) елементи народжуються в надрах зірок (К.Ф.Вейцзеккер, Х.А.Бете, В.Фаулер, Ф.Хойл та інші); b) елементи утворюються в дозірковий етап розвитку речовини Всесвіту (А.А.Фрідман, Г.А.Гамов, І.А.Новіков та інші).

А) Зародження зірок відбувається при виникненні гравітаційної нестабільності в міжзоряному газі. Гіпотеза утворення елементів в надрах зірок передбачає наявність в їх надрах 8 типів ядерних процесів: *вигорання He, *горіння вуглецю (подальше горіння), *рівноважний процес (E-процес), *S-процес (SLOW - повільний), *R - процес (RAPID - швидкий), *P – процес, *x - процес (під дією космічного випромінювання).

Б) Елементи утворюються в дозірковий період.

У минулому речовина Всесвіту мала дуже велику густину і буда дуже гарячою,в результаті гігантського вибуху цієї надгустої речовини мільярди років тому і утворилися галактики, зірки тощо. Ця концепція має назву "гарячий Всесвіт" і була розвинута Х.А.Бете в теорії нейтронного захвату. Згідно останньої, елементи виникли в певний етап космічного розвитку матерії в результаті нерівноважних ядерних процесів: - першими виникли легкі ядра і їх кількість прогресивно зростала; - коли температура середовища опустилась до 109-1010К почався захват ядрами нейтронів, який супроводжувався бета-розпадом ядер, що знижувало надлишок енергії ядра.

Час нуклеосинтезу (перші 15 хв після «великого вибуху»)- період коли утворювались згущення речовини, з яких згодом і формуватимуться зірки, у надрах яких, за рахунок різноманітних процесів і утворилася решта елементів.

Полігенетична гіпотеза передбачає існування 4-х фаз нуклеосинтезу:

- космогенічний (космологічний) нуклеосинтез, який відбувся "на початку Всесвіту", під час якого сформувалися H, He, і певна кількість Li (те що гелій є головним продуктогм нуклеосинтезу у внутрішніх частинах зірок головної послідовності не надто сильно змінило його кількість у Всесвіті);

- зоряний нуклеосинтез, під час якого формуються легкі елементи (до Si) і, частково (у внутрішніх частинах великих зірок на завершальних етапах їх еволюції), важкі елементи (за виключенням Li і Be);

- "вибуховий" нуклеосинтез, який забезпечує синтез решти елементів, відбувається тоді коли як великі зірки вичерпують ядерне паливо у своїх внутрішніх частинах і вибухають створюючи грандіозні природні видовища - наднові зірки (supernova);

- галактичний нуклеосинтез, який відбувається безперервно в міжзоряному просторі при взаємодії матерії і космічних променів (саме таким чином виробляються Li і Be).

Со́нячна систе́ма — планетна система навколо Сонця, до складу якої входить вісім великих планет і одної карликової із більш ніж 100 супутниками, понад 100 000 астероїдів, понад 1000 комет, а також незліченна кількість дрібних, так званих метеорних тіл (розміром від 100 метрів до мізерно малих порошин). Склад Сонячної системи: планети (Меркурій, Венера, Земля та Марс - планети земної групи, порівняно невеликі, складаються здебільшого із щільної кам'янистої речовини і металів. Планети-гіганти — Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун — набагато масивніші, складаються здебільшого з легких речовин і тому, незважаючи на величезний тиск у їхніх надрах, мають малу густину. У Юпітера і Сатурна основну частку їхньої маси складають водень і гелій. Вони містять також до 20% кам'янистих речовин і легких сполук кисню, вуглецю й азоту, що за низьких температур конденсуються на лід. В Урана й Нептуна лід і кам'янисті речовини складають більшу частину їхньої маси) та їх супутники, астероїди (тіла розміром 1-1500 км та найрізноманітнішої форми: від кулеподібної до витягнутої; атмосфера та гідросфера відсутні), малі тіла пояса Койпера, комети, метеорні тіла (це фрагменти породи чи скупчення пилу у космічному просторі; фрагменти древньої речовини Сонячної системи, вони зберігають інформацію про її утворення; метеори, які досягнули поверхні Землі називаються метеоритами), міжпланетний космічний пил (утворюється за рахунок розпаду комет та астероїдів), сонячний вітер (потоки розрідженого газу та плазми, які випромінюються із сонячної корони в усіх напрямках; він складається із протонів, альфа-часток та електронів).

Етапи утворення Сонячної системи: 1) утворення Сонця в результаті аккреції з висхідної (первинної, розпеченої) хмари Сонячної системи. 2) розташування газу і пилу, які заповнювали середовище навколо центрального намагніченого тіла, в тих областях простору, де пізніше пройде аккреція груп планет і супутників. 3) переніс моменту кількості руху від центральних тіл до навколишнього середовища, в результаті чого частини пилу почали рухатись по кеплеровським орбітам відносно Сонця і протопланет; 4) аккреційна еволюція зконденсованих пилуватих частинок, які рухаються по кеплеровським орбітам і утворюють планетезималі, що постійно зростають в розмірах. Планетезималі – зародки тіл, які існують в Сонячній системі нині. 5) етап повільної (3-4*109 років) еволюції новоутворених планет, астероїдів і супутників, результатом якої є нинішня Сонячна система. Основна маса речовини Сонячної системи була синтезована 4,6 млрд. років назад, хоча має місце й давніший матеріал

Одним із основних законів геохімії є закон Ферсмана-Гольшмідта: геохімія елемента у земній корі визначається його хімічними властивостями та величиною кларка.