Kas keemilised elemendid on tekkinud juhuslikult?

„IGA objekt Universumis, isegi kõige kaugem täht, koosneb aatomitest,” selgitab teatmeteos „The Encyclopedia of Stars & Atoms”. Üksikud aatomid on liiga väiksed, et neid silmaga näha, kuid kokkupakituina moodustavad nad tuntud keemilisi elemente. Mõned neist elementidest on tahked ained, mis on nähtavad, teised on aga nähtamatud gaasid. Kas nende keemiliste elementide olemasolu on võimalik selgitada juhusega?

Elemendid 1 kuni 92

Kuigi vesinik on kõige lihtsam aatom, varustab ta küttega meie Päikese-sarnaseid tähti ning on eluks hädavajalik. Vesiniku aatomituumas on üks prooton ja tuuma ümber liigub üks elektron. Teised keemilised elemendid, nagu süsinik, hapnik, kuld ja elavhõbe, koosnevad aatomitest, mille paljudest prootonitest ja neutronitest koosneva tuuma ümber liigub palju elektrone.

Umbes 450 aastat tagasi tunti vaid 12 keemilist elementi. Kui avastati veel teisi, märkasid teadlased nende loomulikku järjestust. Kui elemendid paigutati tabelis ridadesse ja tulpadesse, avastasid teadlased, et ühe veeru elementidel on sarnaseid omadusi. Ent tabelisse jäid ka lüngad, mis tähistasid tundmatuid elemente. Seetõttu ennustas vene teadlane Dmitri Mendelejev ühe keemilise elemendi olemasolu, mille järjenumber on 32 (germaanium), ning ta ennustas ka, milline on selle värvus, mass, tihedus ja sulamistemperatuur. Mendelejevi „ennustused teiste puuduvate elementide kohta, nagu gallium ja skandium, osutusid samuti väga täpseks”, märgib 1995. aasta keemiakäsiraamat.

Aja jooksul ennustasid teadlased veel teiste tundmatute keemiliste elementide olemasolu ja nende mõningaid omadusi. Lõpuks avastati kõik puuduvad elemendid. Enam ei ole tabelis ühtegi lünka. Alustades vesinikust (järjenumbriga 1) ja lõpetades viimase üldjuhul looduslikult maa peal esineva elemendi uraaniga (mille järjenumber on 92), põhineb nende elementide loomulik järjestus nende aatomite tuumas asuvate prootonite arvul. Kas see on pelgalt kokkusattumus?

Mõtle ka selle peale, kui rikkalik on keemiliste elementide valik. Kuld ja elavhõbe on erakordselt särava värvusega. Üks neist on tahke aine, teine vedelik. Kummatigi on nad üksteisele järgnevad elemendid 79 ja 80. Kulla aatomis on 79 elektroni, 79 prootonit ja 118 neutronit. Elavhõbeda aatomis on kõigest üks elektron ja prooton rohkem ning  enam-vähem sama palju neutroneid kui kulla aatomis.

Kas see on pelgalt juhus, et tühinegi muudatus seoses aatomiosakestega tekitab sellise rikkaliku keemiliste elementide valiku? Ja kuidas on lugu jõududega, mis hoiavad aatomiosakesi koos? „Alates pisimast osakesest kuni suurima galaktikani toimub kõik Universumis reeglite järgi, mille on kindlaks määranud füüsikaseadused,” selgitab teatmeteos „The Encyclopedia of Stars & Atoms”. Kujuta ette, mis juhtuks, kui ühte neist reeglitest muudetaks. Näiteks, mis siis, kui reguleeritaks jõudu, mille tõttu elektronid liiguvad ümber aatomituuma?

Täpselt häälestatud füüsikalised vastastikmõjud

Mõtle, mis tagajärg oleks sellel, kui elektromagnetiline jõud oleks nõrgem. „Elektronid ei oleks enam aatomitega seotud,” märgib dr. David Block oma raamatus „Star Watch”. Mida see tähendaks? „Oleksime universumis, kus ükski keemiline reaktsioon poleks võimalik!” lisab ta. Kui tänulikud me küll võime olla nende kindlaksmääratud seaduste eest, tänu millele keemilised reaktsioonid toimuvad! Näiteks moodustub kahe vesiniku aatomi ja ühe hapniku aatomi ühinedes väärtuslik vee molekul.

Elektromagnetiline vastastikmõju on umbes 100 korda nõrgem kui tugev tuumasisene vastastikmõju, mis hoiab aatomituuma koos. Mis juhtuks, kui seda suhet muudetaks? „Kui tuumasisese ja elektromagnetilise vastastikmõju tugevuse suhe oleks veidigi teistsugune, ei eksisteeriks süsiniku aatomeid,” selgitavad teadlased John Barrow ja Frank Tipler. Ilma süsinikuta ei oleks elu. Süsiniku aatomid moodustavad 20 protsenti kõikide elusorganismide massist.

Samuti on olulise tähtsusega elektromagnetilise jõu tugevus võrreldes gravitatsioonijõuga. „Kõige tühisemgi muudatus gravitatsioonilise ja elektromagnetilise jõu tugevuse omavahelises suhtes muudaks Päikese-taolise tähe kas siniseks hiiuks [mis on eluks liiga kuum] või punaseks kääbuseks [mis ei ole elu alalhoidmiseks piisavalt kuum],” selgitab ajakiri „New Scientist”.

Üks teine vastastikmõju, nõrk tuumasisene vastastikmõju, juhib Päikesel toimuvate tuumareaktsioonide kiirust. „See on just nii nõrk, et vesinik põleb Päikeses aeglaselt ja ühtlasel kiirusel,” selgitab füüsik Freeman Dyson. Võib tuua veel palju teisi näiteid, tõestamaks, et meie elu sõltub universumis valitsevate seaduste ja tingimuste haprast tasakaalust. Teaduskirjanik professor Paul Davies võrdles neid universaalseid seadusi ja tingimusi rea nuppudega ning lausus: „Paistab, otsekui oleks tegemist eri nuppude ülima täppishäälestusega selleks, et universum võiks olla sobilik nii mitmekesiste eluvormide jaoks.”

Kaua aega enne seda, kui Sir Isaac Newton gravitatsiooniseaduse avastas, viitas Piibel taolistele kindlaksmääratud seadustele. Mehelt nimega Iiob küsiti: „Kas sa tunned taeva seadusi? Või kehtestad sina maa peal tema kirja?” (Iiobi 38:33). Teised alandlikkusele manitsevad küsimused olid: „Kus olid sina siis, kui mina rajasin maa?” ja „Kes määras selle mõõdud?” (Iiob 38:4, 5).

[Kast lk 6]

ELUTÄHTSAD ELEMENDID

Keemilised elemendid vesinik, hapnik ja süsinik moodustavad umbes 98 protsenti meie organismi aatomitest. Neile järgneb lämmastik, mida on 1,4 protsenti. Teisi keemilisi elemente on väga väikestes kogustes, kuid nad pole sellegipoolest vähem elutähtsad.

[Teabegraafika/joonis lk 6, 7]

(Kujundatud teksti vaata trükitud väljaandest.)

 Selle ajakirja ilmumise ajaks on teadlased sünteesinud elemente järjenumbriga 93 kuni 118. Nagu arvata võis, sobivad needki elemendid perioodilisustabelisse.

[Allikaviide]

Allikas: Los Alamos National Laboratory

Elemendi nimetus Sümbol Järjenumber (prootonite arv)

Vesinik H 1

Heelium He 2

Liitium Li 3

Berüllium Be 4

Boor B 5

Süsinik C 6

Lämmastik N 7

Hapnik O 8

Fluor F 9

Neoon Ne 10

Naatrium Na 11

Magneesium Mg 12

Alumiinium Al 13

Räni Si 14

Fosfor P 15

Väävel S 16

Kloor Cl 17

Argoon Ar 18

Kaalium K 19

Kaltsium Ca 20

Skandium Sc 21

Titaan Ti 22

Vanaadium V 23

Kroom Cr 24

Mangaan Mn 25

Raud Fe 26

Koobalt Co 27

Nikkel Ni 28

Vask Cu 29

Tsink Zn 30

Gallium Ga 31

Germaanium Ge 32

Arseen As 33

Seleen Se 34

Broom Br 35

Krüptoon Kr 36

Rubiidium Rb 37

Strontsium Sr 38

Ütrium Y 39

Tsirkoonium Zr 40

Nioobium Nb 41

Molübdeen Mo 42

Tehneetsium Tc 43

Ruteenium Ru 44

Roodium Rh 45

Palladium Pd 46

Hõbe Ag 47

Kaadmium Cd 48

Indium In 49

Tina Sn 50

Antimon Sb 51

Telluur Te 52

Jood I 53

Ksenoon Xe 54

Tseesium Cs 55

Baarium Ba 56

Lantaan La 57

Tseerium Ce 58

Praseodüüm Pr 59

Neodüüm Nd 60

Promeetium Pm 61

Samaarium Sm 62

Euroopium Eu 63

Gadoliinium Gd 64

Terbium Tb 65

Düsproosium Dy 66

Holmium Ho 67

Erbium Er 68

Tuulium Tm 69

Üterbium Yb 70

Luteetsium Lu 71

Hafnium Hf 72

Tantaal Ta 73

Volfram W 74

Reenium Re 75

Osmium Os 76

Iriidium Ir 77

Plaatina Pt 78

Kuld Au 79

Elavhõbe Hg 80

Tallium Tl 81

Plii Pb 82

Vismut Bi 83

Poloonium Po 84

Astaat At 85

Radoon Rn 86

Frantsium Fr 87

Raadium Ra 88

Aktiinium Ac 89

Toorium Th 90

Protaktiinium Pa 91

Uraan U 92

Neptuunium Np 93

Plutoonium Pu 94

Ameriitsium Am 95

Kuurium Cm 96

Berkeelium Bk 97

Kalifornium Cf 98

Einsteinium Es 99

Fermium Fm  100

Mendeleevium Md  101

Nobeelium No  102

Lavrentsium Lr  103

Rutherfordium Rf  104

Dubnium Db  105

Seaborgium Sg  106

Bohrium Bh  107

Hassium Hs  108

Meitneerium Mt  109

 110

 111

 112

 114

 116

 118

[Joonis]

(Kujundatud teksti vaata trükitud väljaandest.)

Kas perioodilisustabeli elementide kord ja harmoonia viitab pelgalt juhusele või hoopis intelligentsele kavandamisele?

Heeliumiaatom

Elektron

Prooton

Neutron

[Joonis/pilt lk 7]

(Kujundatud teksti vaata trükitud väljaandest.)

Millega seletada nelja füüsikalise vastastikmõju täppishäälestatust?

Vee molekul

Aatomituum

Sinine hiid

Punane kääbus

Päike