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Sternenstaub oder die Elemente in unserem Körper

Sternenstaub oder die Elemente in unserem Körper


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Woher wissen wir, dass wir aus Sternenstaub bestehen? Werden unsere Atome bei der Teilung unserer Zellen aus vorhandenen Materialien umfunktioniert oder spontan erzeugt? Verbrauchen wir nach unserer Geburt Materialien, die Elemente enthalten, die in Sternen waren? Das würde ich verstehen. Oder, da sich unsere Zellen zunächst nach der Empfängnis, aber vor der Geburt teilen, verwenden wir bereits vorhandenes Material zum Wachsen um?


Das Sprichwort, auf das Sie sich beziehen, stammt von Carl Sagan, als er sagte:

„Wir sind ein Weg für das Universum, sich selbst zu erkennen. Ein Teil unseres Wesens weiß, dass wir hierher kommen. Wir sehnen uns danach, zurückzukehren. Und das können wir, denn der Kosmos ist auch in uns. "

Zitatquelle

Um Ihre Frage zu beantworten, ja, wir „verwenden“ die Elemente, aus denen wir bestehen, wie alle lebenden und nicht-lebenden Materien.

Chris Impey, Professor für Astronomie an der University of Arizona, wird in dem Artikel Are We Really All Made of Stars? (Melina, 2010) wie es heißt:

die Tatsache, dass die Kohlenstoff-, Stickstoff- und Sauerstoffatome in unserem Körper sowie die Atome aller anderen schweren Elemente in früheren Sternengenerationen vor über 4,5 Milliarden Jahren entstanden sind. Da Menschen und jedes andere Tier sowie die meiste Materie auf der Erde diese Elemente enthalten, bestehen wir buchstäblich aus Sternenzeug

Die Elemente, aus denen die Zellen usw. des Menschen und aller Lebensformen bestehen, wie auch die Materialien, aus denen die Erde selbst besteht, wurden letztendlich durch Nukleosyntheseprozesse (meist Fusion und Neutroneneinfang) in Sternen gebildet, erklärt auf der Webseite Origin of the Chemical Elements als sei:

das frühe Universum bestand fast ausschließlich aus dem Element Wasserstoff, wobei auch eine kleine Menge Helium vorhanden war. Wasserstoff gilt daher als Ausgangsstoff, aus dem alle anderen Elemente aufgebaut wurden. Dies stimmt mit der sehr hohen Wasserstoffhäufigkeit im solaren Häufigkeitsprofil überein. Man kann sich den Prozess als eine Reihe von Fusionsreaktionen vorstellen, die einfache Atomkerne zusammenschweißen, um zunehmend komplexe Atomkerne zu bilden.


Es sei denn, Sie befinden sich in einem Stern oder einem Fusionsreaktor – Materie wird weder erschaffen noch zerstört. Die Spaltung instabiler Isotope ist jedoch auf der Erdoberfläche ziemlich häufig. Sie können eines dieser Isotope ansammeln, aber normalerweise haben diejenigen, die im Allgemeinen von unserem Körper absorbiert werden, wie C-14, sehr lange Zerfallszeiten (mehr als Ihre Lebenszeit). Für alle praktischen Zwecke werden Sie also aus den Atomen bestehender Materie geschaffen und diese werden aus der Umwelt immer wieder recycelt.

Jetzt ist die Zusammensetzung verschiedener Sterne anders und Aussage wie "Verbrauchen wir nach unserer Geburt Materialien, die Elemente enthalten, die in Sternen waren?", ist zu weit hergeholt. Viele Millionen Jahre sind vergangen, seit die Erde aus einem Stern hervorgegangen ist und viele Kernreaktionen in dieser Zeit stattgefunden haben. Daher ist die Zusammensetzung natürlich anders.


Es kann hilfreich sein, darüber nachzudenken, woher die Elemente im Allgemeinen kommen. Hier ist ein Diagramm der relativen Elementhäufigkeit.

Beachten Sie, dass die Y-Achse logarithmisch ist, also sind H und He viel viel häufiger als alles andere. Sie werden feststellen, dass Li, Be und B selten sind und C, N und O ziemlich häufig vorkommen und die Hauptkomponenten in der biologischen Chemie sind. Fe ist relativ reichlich vorhanden, und nach dem Fe sinkt die Elementhäufigkeit. Die Erklärung für die Häufigkeiten kommt von den Prozessen, die an der Nukleosynthese beteiligt sind.

Die Urknall-Nukleosynthese war die Erzeugung von Wasserstoff und Helium innerhalb der ersten 3 Minuten des Universums, als das Quark-Gluon-Plasma abkühlte und die Protonen und Neutronen bildeten. Als sich das Universum ausdehnte und abkühlte, verlor es die Energie, die erforderlich war, um innerhalb von 20 Minuten Atome zu erzeugen, sodass nur sehr kleine Mengen von Li, Be und B hergestellt werden konnten.

Stellare Nukleosynthese ist die Erzeugung von "schweren" Elementen durch Kernfusion in Sternen. So erhalten wir C durch Fe. Wenn die Sterne altern und ihren Brennstoff verbrauchen, erzeugen sie Elemente bis zu Fe, weil Energie aus der Verschmelzung von Atomen bis hin zu Eisen freigesetzt werden kann.

Elemente, die schwerer als Fe sind, müssen durch Supernova-Explosionen erzeugt werden. Dies ist der einzige natürliche Weg, um genügend Energie zu bekommen, um die Kerne zusammenzuklemmen. Dies funktioniert nur gut für Elemente bis zum Uran, wo Kerne instabil werden und relativ schnell zerfallen. Diese instabilen Elemente werden in Kernreaktoren und Teilchenbeschleunigern produziert. Beachten Sie, dass Supernova-Explosionen nicht nur schwerere Elemente erzeugen, sondern auch dafür verantwortlich sind, die in Sternen erzeugten Elemente in den Weltraum zu schleudern, wo sie neue Sterne und Planeten bilden können. Hier kommt die Materie her, die uns ausmacht, daher der Sternenstaub.

Eine andere Methode zur Erzeugung leichter Atome ist die kosmische Spallation, bei der ein kosmischer Strahl auf ein Atom trifft und einige Protonen und Neutronen aus dem Kern bläst. Dieses Material wird zu leichten Atomen wie Li, Be und B.

Hier ist ein Periodensystem, das zeigt, woher jedes Element kommt.


Was sind die Elemente im menschlichen Körper?

Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Zusammensetzung des menschlichen Körpers zu berücksichtigen, einschließlich der Elemente, der Art des Moleküls oder der Art der Zellen. Der größte Teil des menschlichen Körpers besteht aus Wasser, H2O, wobei die Knochenzellen zu 31 % aus Wasser und die Lunge zu 83 % aus Wasser bestehen. Daher ist es nicht verwunderlich, dass der größte Teil der menschlichen Körpermasse aus Sauerstoff besteht. An zweiter Stelle folgt Kohlenstoff, die Grundeinheit für organische Moleküle. 96,2 % der Masse des menschlichen Körpers bestehen aus nur vier Elementen: Sauerstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff.

  1. Sauerstoff (O) - 65% - Sauerstoff bildet zusammen mit Wasserstoff Wasser, das das wichtigste Lösungsmittel im Körper ist und zur Regulierung der Temperatur und des osmotischen Drucks verwendet wird. Sauerstoff kommt in vielen wichtigen organischen Verbindungen vor.
  2. Kohlenstoff (C) - 18,5% - Kohlenstoff hat vier Bindungsstellen für andere Atome, was ihn zum Schlüsselatom für die organische Chemie macht. Kohlenstoffketten werden verwendet, um Kohlenhydrate, Fette, Nukleinsäuren und Proteine ​​​​zu bauen. Das Aufbrechen von Bindungen zu Kohlenstoff ist eine Energiequelle.
  3. Wasserstoff (H) - 9,5% - Wasserstoff kommt in Wasser und in allen organischen Molekülen vor.
  4. Stickstoff (N) - 3,2% - Stickstoff kommt in Proteinen und in den Nukleinsäuren vor, die den genetischen Code bilden.
  5. Kalzium (Ca) - 1,5% - Calcium ist das am häufigsten vorkommende Mineral im Körper. Es wird als Strukturmaterial in Knochen verwendet, ist jedoch für die Proteinregulierung und Muskelkontraktion unerlässlich.
  6. Phosphor (P) - 1,0% - Phosphor befindet sich im Molekül ATP, dem primären Energieträger in Zellen. Es kommt auch in Knochen vor.
  7. Kalium (K) - 0,4% - Kalium ist ein wichtiger Elektrolyt. Es wird verwendet, um Nervenimpulse und die Herzschlagregulation zu übertragen.
  8. Natrium (Na) - 0,2% - Natrium ist ein wichtiger Elektrolyt. Wie Kalium wird es für die Signalübertragung von Nerven verwendet. Natrium ist eines der Elektrolyte, das hilft, die Wassermenge im Körper zu regulieren.
  9. Chlor (Cl) - 0,2% - Chlor ist ein wichtiges negativ geladenes Ion (Anion), das zur Aufrechterhaltung des Flüssigkeitshaushalts verwendet wird.
  10. Magnesium (Mg) - 0,1% - Magnesium ist an über 300 Stoffwechselreaktionen beteiligt. Es wird zum Aufbau von Muskeln und Knochen verwendet und ist ein wichtiger Cofaktor bei enzymatischen Reaktionen.
  11. Schwefel (S) – 0,04% – Zwei Aminosäuren umfassen Schwefel. Die Bindungsschwefelformen tragen dazu bei, Proteinen die Form zu geben, die sie zur Erfüllung ihrer Funktionen benötigen.

Viele andere Elemente können in extrem kleinen Mengen (weniger als 0,01 %) gefunden werden. Zum Beispiel enthält der menschliche Körper oft Spuren von Thorium, Uran, Samarium, Wolfram, Beryllium und Radium. Zu den Spurenelementen, die für den Menschen als essentiell gelten, gehören Zink, Selen, Nickel, Chrom, Mangan, Kobalt und Blei.

Nicht alle Elemente des Körpers sind lebensnotwendig. Einige gelten als Schadstoffe, die scheinbar keinen Schaden anrichten, aber keiner bekannten Funktion dienen. Beispiele umfassen Cäsium und Titan. Andere sind aktiv toxisch, darunter Quecksilber, Cadmium und radioaktive Elemente. Arsen gilt als giftig für den Menschen, erfüllt aber in Spuren auch bei anderen Säugetieren (Ziegen, Ratten, Hamstern) eine Funktion. Aluminium ist interessant, weil es das dritthäufigste Element in der Erdkruste ist, aber seine Rolle im menschlichen Körper ist unbekannt. Während Fluor von Pflanzen verwendet wird, um schützende Toxine zu produzieren und beim Menschen eine "scheinbar nützliche Aufnahme" hat.


Menschen bestehen wirklich aus Sternenstaub, und eine neue Studie beweist es

Jahrzehntelang haben wissenschaftliche Popularisierer behauptet, dass Menschen aus Sternenstaub bestehen, und jetzt zeigt eine neue Untersuchung von 150.000 Sternen, wie wahr das alte Klischee ist: Menschen und ihre Galaxie haben etwa 97 Prozent der gleichen Art von Atomen, und die Elemente von Das Leben scheint in Richtung des Zentrums der Galaxie verbreiteter zu sein, wie die Forschung ergab.

Die für das Leben auf der Erde entscheidenden Elemente, oft auch Bausteine ​​des Lebens genannt, können als CHNOPS abgekürzt werden: Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor und Schwefel. Zum ersten Mal haben Astronomen die Häufigkeit dieser Elemente in einer riesigen Stichprobe von Sternen katalogisiert.

Die Astronomen bewerteten die Häufigkeit jedes Elements mit einer Methode namens Spektroskopie, bei der jedes Element unterschiedliche Lichtwellenlängen aus dem Inneren eines Sterns emittiert, und sie maßen die Tiefe der dunklen und hellen Flecken im Lichtspektrum jedes Sterns, um zu bestimmen, woraus es besteht. [Die Milchstraße: Ein Reiseführer für Reisende]

Die Forscher verwendeten Sternmessungen des Spektrographen Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment (APOGEE) des Sloan Digital Sky Survey (SDSS) in New Mexico. APOGEE kann durch den Staub in der Milchstraße blicken, weil es Infrarotwellenlängen verwendet, die durch Staub hindurchtreten.

"Dieses Instrument sammelt Licht im nahen Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums und streut es wie ein Prisma, um Signaturen verschiedener Elemente in der Atmosphäre von Sternen aufzudecken", sagten Vertreter von Sloan in einer Erklärung.

„Ein Bruchteil der fast 200.000 von APOGEE vermessenen Sterne überlappen sich mit der Stichprobe von Sternen, die von der NASA-Mission Kepler anvisiert wurden, die darauf abzielte, potenziell erdähnliche Planeten zu finden“, heißt es in der Erklärung. "Die heute präsentierte Arbeit konzentriert sich auf neunzig Kepler-Sterne, die Beweise für die Beherbergung von Gesteinsplaneten aufweisen und die auch von APOGEE vermessen wurden."

Obwohl Menschen die meisten Elemente mit den Sternen teilen, unterscheiden sich die Proportionen dieser Elemente zwischen Menschen und Sternen. Zum Beispiel besteht der Mensch zu etwa 65 Prozent aus Sauerstoff, während Sauerstoff weniger als 1 Prozent aller im Weltraum gemessenen Elemente ausmacht (z. B. in den Spektren von Sternen).

Der Anteil jedes Lebenselements unterschied sich je nach der Region der Galaxie, in der es gefunden wurde. Zum Beispiel befindet sich die Sonne am Rande eines der Spiralarme der Milchstraße. Sterne am Rande der Galaxie haben weniger schwere Elemente, die für die Bausteine ​​des Lebens benötigt werden, wie beispielsweise Sauerstoff, als solche in zentraleren Regionen der Galaxie.

„Es ist eine großartige Geschichte von menschlichem Interesse, dass wir jetzt in der Lage sind, die Fülle aller wichtigen Elemente des menschlichen Körpers über Hunderttausende von Sternen in unserer Milchstraße zu kartieren“, Jennifer Johnson, die Vorsitzende des Wissenschaftsteams des SDSS -III APOGEE-Umfrage und ein Professor an der Ohio State University, sagte in der Erklärung. "Dies ermöglicht es uns, Einschränkungen festzulegen, wann und wo in unserer Galaxie das Leben die erforderlichen Elemente hatte, um sich zu entwickeln, eine Art 'zeitliche galaktische bewohnbare Zone'."


Was ist Big-Bounce-Theorie?

Big Bounce ist wie der Urknall, aber es beschreibt eine Oszillation, bei der sich alles ausdehnt und zusammenzieht und wieder ausdehnt, anstatt alles herauszuschlagen und ins Nichts auszudehnen. Ob es ein Knall oder ein Abprall war, wir können bestätigen, dass die Grundlage aller Materie von den Elementen über die vier Wechselwirkungen bis hin zu den Standardmodellteilchen “star Zeug” ist.

Im Folgenden gehen wir davon aus, dass der Urknall wahr ist (da es sich um eine längerfristige Theorie handelt), der Rest hält jeder Theorie stand.


Das Institut für Schöpfungsforschung

Urknall-Kosmologen glauben, dass unsere menschlichen Körper im Wesentlichen aus "Sternenstaub" bestehen, der aus Elementen besteht, die vor langer Zeit in explodierenden Sternen erzeugt wurden, die ihren Staub in den Weltraum abgegeben haben. Die Spur begann vor etwa 15 Milliarden Jahren im Urknall, der zuerst einfache chemische Elemente hervorbrachte, dann schließlich Sterne und Galaxien und Planeten und Menschen im Laufe der Äonen der Evolution.

Diese Idee ist nicht wissenschaftlich. Wissenschaftler haben nie die Entwicklung von Sternen oder Planeten beobachtet, daher basieren solche Ideen im Wesentlichen auf naturalistischen Spekulationen, die hauptsächlich durch esoterische Mathematik unterstützt werden, also sind sie per Definition nicht wissenschaftlich.

Was die Sterne betrifft, hat Abraham Loeb (vom Harvard University Center for Astrophysics) offen zugegeben, dass Wissenschaftler nicht wissen, wie sie entstanden sind.

Die derzeit beliebteste Theorie besagt, dass die Urknallexplosion die einfachen Elemente Wasserstoff und Helium erzeugte, die schließlich zu den ersten einfachen Sternen verschmolzen.

Diese Sterne, bekannt als Typ-3-Sterne, enthielten keine komplexen Elemente. Letztere musste erzeugt werden, als einige dieser ersten Gruppe von Sternen als Supernovae explodierten. Aus dem resultierenden Sternenstaub entwickelten sich komplexere Sterne und schließlich Planeten und Menschen.

Das Problem ist, dass es unter den Abermilliarden von Sternen im beobachtbaren Universum überhaupt keine Typ-3-Sterne zu geben scheint.

Die erste Generation von Sternen entstand wahrscheinlich, als das Universum nur wenige Millionen Jahre alt war (obwohl diese Sterne der Population III noch nicht identifiziert wurden). 2

Es scheint, als ob wir viele von ihnen sehen sollten, wenn sie jemals existierten, da alle anderen Sterne angeblich weiterhin von ihnen kommen.

Wie dem auch sei, wir interessieren uns mehr für unsere Sonne mit ihrem Sonnensystem. Es gibt verschiedene Theorien über die Entwicklung der Planeten und ihrer Satelliten sowie der Kometen und Asteroiden. Die meisten dieser Theorien sind auf unüberwindliche Hindernisse gestoßen, so dass die aktuelle Theorie (eigentlich der letzte Ausweg) eine Reihe von katastrophalen Theorien ist, die auf mehreren Einschlägen verschiedener Gesteinskörper basieren.

Der Mond (um ein "heimatnah" Beispiel zu nehmen) soll durch einen gigantischen Einschlag auf der Erde entstanden sein.

Obwohl diese Theorie weniger Probleme hat als andere, erscheint sie äußerst einfallsreich und ziemlich unfähig zu beweisen. Darüber hinaus stößt es auf eine ernsthafte Schwierigkeit.

Ein Wissenschaftler auf diesem Gebiet scheint die Hoffnung aufzugeben, dass der Ursprung des Mondes jemals erklärt werden kann, ganz zu schweigen von den anderen Planeten und Satelliten.

Die Kometen, die die Sonne umkreisen, stellen ein weiteres Problem dar. Diese Körper verlieren bei jedem Umlauf um die Sonne beträchtliche Masse. Sie können nicht viele Umlaufbahnen überleben und können daher nicht sehr alt sein. Um dieses Problem zu umgehen, gehen Evolutionisten davon aus, dass es am Rande des Sonnensystems eine riesige Wolke überwinternder Kometen gibt, die immer wieder neue Kometen freisetzt.

Diese imaginäre Wolke wird "Oort Cloud" genannt, benannt nach dem Astronomen, der sie vorgeschlagen hat. Das Problem ist, dass es keine Beobachtungsbeweise gibt, dass eine solche Wolke überhaupt existiert.

Der zugrunde liegende Grund für die Weltraumforschung besteht darin, den Ursprung der Sterne und Planeten zu erklären, ohne dass Gott beteiligt war. Die ultimative Hoffnung besteht darin, irgendwo Beweise für außerirdisches Leben zu finden, denn dies würde beweisen, dass sich Leben überall entwickeln könnte - nicht nur auf der Erde.

Eine Hoffnung besteht darin, irgendeine Art von nicht zufälligen Funksignalen von den Sternen zu lokalisieren. Seit Jahren werden sehr aufwendige Radioteleskope gebaut und überwacht, in der Hoffnung, sie zu fangen. Aber dieser Aufwand war eine Verschwendung von viel Geld.

Nichtsdestotrotz hofft die NASA immer noch, Beweise für außerirdisches Leben zu finden - wenn nicht menschliches Leben auf einem weit entfernten Planeten, dann zumindest mikrobielles Leben auf einem nahe gelegenen Planeten.

Der einzige verbleibende Kandidat im Sonnensystem ist der Mars. Obwohl der Mars anscheinend überhaupt kein Leben mehr zu haben scheint, suchen sie immer noch nach Beweisen dafür, dass er früher dort war. Vor zwei Jahren sorgte die NASA für weltweite Aufmerksamkeit, indem sie bekannt gab, dass sie solche Beweise gefunden hatte - Marsgestein mit versteinerten Bakterien, die irgendwie zur Erde gereist und in der Antarktis gelandet waren.

Diese Behauptung ist inzwischen gut entlarvt.

Auf der anderen Seite war diese sensationelle Behauptung des Marslebens in gewisser Hinsicht immens erfolgreich.

Das jüngste NASA-Projekt war das weithin bekannt gemachte Abenteuer, einen Ex-Senator und Ex-Astronauten (jetzt 77 Jahre alt) auf eine Weltraummission zurückzuschicken, angeblich um die Auswirkungen der Raumfahrt auf den Alterungsprozess zu erforschen. Der Public-Relations-Boost für die NASA war erneut enorm.

Es gibt natürlich viel außerirdisches Leben. Die Bibel nennt sie Engel! Dies sind speziell geschaffene Wesen, die "ausgesandt wurden, um ihnen zu dienen, die Erben der Erlösung sein werden" (Hebräer 1,14).

Aber die Astrowissenschaftler werden mit ihren Teleskopen oder Raumsonden keine Engel finden. Sie werden dort auch keine anderen Menschen oder Humanoiden finden. Physisches Leben wurde speziell erschaffen, und die Erde wurde einzigartig erschaffen, um dieses Leben zu unterstützen. Die Sterne wurden für andere Zwecke geschaffen, die noch nicht bekannt gegeben wurden. „Der Himmel, ja der Himmel, gehört dem HERRN; aber die Erde hat er den Menschenkindern gegeben“ (Psalm 115,16).

Evolutionswissenschaftler wären gut beraten, die "Sägemehlspur" zu betreten, die zu Christus führt, und die imaginäre Sternenstaubspur zu vergessen, von der sie glauben, dass sie zum Leben geführt hat.


Stellare Nukleosynthese

Sterne sind riesige thermonukleare Kraftwerke, die große Energiemengen in den Weltraum abgeben, hauptsächlich durch die Verschmelzung einfacher Elemente zu schwereren Elementen. Bei Sternen mit einer bis zu eineinhalbfachen Masse unserer Sonne ist der Hauptprozess die Verschmelzung von Wasserstoff zu Helium. Die bei diesem Prozess freigesetzte Energie gleicht die Wirkung der Schwerkraft aus, sodass der Stern nicht kollabiert, solange er Wasserstoff zum Verbrennen hat.

Dieser Prozess der Kernfusion findet in den meisten Sternen über Zeiträume von Milliarden von Jahren statt. Unsere Sonne verbrennt seit etwa 4,5 Milliarden Jahren Wasserstoff, und wir schätzen, dass ihr noch etwa 4,5 Milliarden Jahre Treibstoff übrig sind. Obwohl die Hauptkernreaktion im Stern Helium durch Verschmelzen von Wasserstoffatomen erzeugt, geht die Reaktion manchmal weiter. Im Kern von Sternen mit sonnennahen Massen können Heliumatome zu Beryllium verschmelzen, das dann mit Helium zu Kohlenstoff verschmelzen kann, dem wichtigsten Element für das Leben auf der Erde. Schwerere Sterne (mehr als das Achtfache der Sonnenmasse) können noch schwerere Elemente wie Kalzium und Eisen erzeugen, die für die Funktion Ihres Körpers unerlässlich sind.


Wir sind Stardust… und Viral Genes

In ihrem klassischen Song Woodstock endete Joni Mitchell mit dem Refrain:

Wir sind Sternenstaub
Milliarden Jahre alter Kohlenstoff
Wir sind golden
Gefangen im Schnäppchen des Teufels
Und wir müssen uns holen
Zurück zum Garten

Was die meisten Leute annehmen, ist bloß poetische Freiheit. Nun, Joni lag nicht falsch: wir – und jedes Lebewesen auf unserem Planeten – sind aus Sternenstaub. Wie wir bei Physics Central lernen:

Wenn wir wissen, wie viele Wasserstoffatome sich in unserem Körper befinden, können wir sagen, dass der Rest Sternenstaub ist. Unser Körper besteht aus ungefähr 7� Atomen. Das sind viele Atome! Versuchen Sie, diese Zahl auf ein Blatt Papier zu schreiben: 7 mit 27 Nullen dahinter. Wir sagen grob, denn wenn Sie ein Haar zupfen oder in der Nase bohren, kann es etwas weniger sein. Nun stellt sich heraus, dass von diesen Milliarden Milliarden Milliarden Atomen 4,2� Wasserstoff sind. Denken Sie daran, dass Wasserstoff Urknallstaub und kein Sternenstaub ist. Dies hinterlässt 2,8� Atome Sternenstaub. Somit beträgt die Menge an Sternenstaubatomen in unserem Körper 40%.

Da Sternenstaubatome die schwereren Elemente sind, ist der prozentuale Anteil der Sternmasse in unserem Körper viel beeindruckender. Der größte Teil des Wasserstoffs in unserem Körper schwimmt in Form von Wasser. Der menschliche Körper besteht zu etwa 60 % aus Wasser und Wasserstoff macht nur 11 % dieser Wassermasse aus. Obwohl Wasser aus zwei Wasserstoffatomen für jeden Sauerstoff besteht, hat Wasserstoff eine viel geringere Masse. Wir können daraus schließen, dass 93% der Masse in unserem Körper Sternenstaub ist. Denken Sie nur, vielleicht hat sich vor langer Zeit jemand einen Stern gewünscht, aus dem Sie gemacht sind.

Mitchells Thema wurde von dem verstorbenen Kosmologen Carl Sagan in seiner erfolgreichen TV-Show aufgegriffen. KosmosS. Live Science sagt uns:

In den frühen 1980er Jahren moderierte und erzählte der Astronom Carl Sagan eine 13-teilige Fernsehserie namens “Cosmos”, die auf PBS ausgestrahlt wurde. In der Show erklärte Sagan gründlich viele wissenschaftsbezogene Themen, darunter die Geschichte der Erde, die Evolution, den Ursprung des Lebens und das Sonnensystem.

Da Sternenstaubatome die schwereren Elemente sind, ist der prozentuale Anteil der Sternmasse in unserem Körper viel beeindruckender. Der größte Teil des Wasserstoffs in unserem Körper schwimmt in Form von Wasser. Der menschliche Körper besteht zu etwa 60 % aus Wasser und Wasserstoff macht nur 11 % dieser Wassermasse aus. Obwohl Wasser aus zwei Wasserstoffatomen für jeden Sauerstoff besteht, hat Wasserstoff eine viel geringere Masse. Wir können daraus schließen, dass 93% der Masse in unserem Körper Sternenstaub ist. Denken Sie nur, vielleicht hat sich vor langer Zeit jemand einen Stern gewünscht, aus dem Sie gemacht sind.

“Wir sind ein Weg für das Universum, sich selbst zu erkennen. Ein Teil unseres Wesens weiß, woher wir kommen. Wir sehnen uns nach Rückkehr. Und das können wir, denn der Kosmos ist auch in uns. Wir sind aus Star-Zeug gemacht,” Sagan hat in einer Episode bekanntermaßen gesagt.

Seine Aussage fasst zusammen, dass die Kohlenstoff-, Stickstoff- und Sauerstoffatome in unserem Körper sowie die Atome aller anderen schweren Elemente in früheren Sternengenerationen vor über 4,5 Milliarden Jahren entstanden sind. Da Menschen und jedes andere Tier sowie die meiste Materie auf der Erde diese Elemente enthalten, bestehen wir buchstäblich aus Sternenmaterial, sagte Chris Impey, Professor für Astronomie an der University of Arizona.

“Alle kohlenstoffhaltigen organischen Stoffe wurden ursprünglich in Sternen produziert,” Impey erzählte Life’s Little Mysteries. “Das Universum bestand ursprünglich aus Wasserstoff und Helium, der Kohlenstoff wurde später über Milliarden von Jahren hergestellt.”

Wie ist also all dieser Sternenstaub in unsere Körper gelangt? Supernovae, die schweres Material in die Weiten des Weltraums spucken und Atome und Moleküle mit nahezu Lichtgeschwindigkeit zerstreuen. Unser “Garden of Eden” war der Atomofen eines explodierenden Sterns.

Wir bestehen aus dem Material, das vor über 13 Milliarden Jahren geschaffen wurde. Wir sind, wie Mitchell sang, Sternenstaub. Recycelt und wiederverwendet, aber dennoch der Stoff des Kosmos. *

Und wir bestehen auch aus viralen Genen, einem Produkt der Evolution des Lebens, der Co-Evolution des Lebens und dieser seltsamen Kreatur, dem Virus. Viren haben uns und unsere Anpassung an die Umwelt geprägt. Das ist die Prämisse von Frank Ryans neuestem Buch Virolution. **

Viren sind seltsame Dinge. Etwas beängstigend, aber sehr faszinierend. Nicht das Leben, wie wir es uns vorstellen. Sie sind so einfach, dass sie den meisten Vorstellungen widersprechen, die wir über die Funktionsweise von Lebewesen haben. Und so klein, dass sie im Vergleich sogar einzellige Organismen wie den Todesstern aussehen lassen.

Viren sind älter als andere Lebensformen und haben sich seit der Entstehung des Lebens auf diesem Planeten gemeinsam mit dem Leben entwickelt.

Viren fast aller wichtigen Klassen von Organismen – Tiere, Pflanzen, Pilze und Bakterien / Archaeen – haben sich wahrscheinlich mit ihren Wirten in den Meeren entwickelt, da der größte Teil der Evolution des Lebens auf diesem Planeten dort stattgefunden hat. Dies bedeutet, dass wahrscheinlich auch Viren mit ihren verschiedenen Wirten während der aufeinanderfolgenden Besiedlungswellen der terrestrischen Umwelt aus den Gewässern hervorgegangen sind.

In der wissenschaftlichen Literatur tauchen viele Debatten darüber auf, ob Viren leben. Das ruft eine ganze Diskussion darüber hervor, wie wir das Leben definieren. Wenn es einfach definiert wird als “die Fähigkeit, einen genetischen Bauplan in zukünftige Generationen zu übertragen und dadurch Ihr Ebenbild zu regenerieren”, dann sind Viren am Leben.

Diese Website der Carelton University gibt uns einige wirklich bemerkenswerte Fakten über Viren:

Es überrascht die meisten, die Viren einfach als Parasiten betrachten, dass sie den größten Bestandteil der Biomasse auf diesem Planeten ausmachen (Bamford 2003, Research in Microbiology 154 231-236). Mit jedem bisher untersuchten lebenden Organismus war bisher mindestens ein Virus assoziiert, und Viren übertreffen alle anderen Lebensformen um mindestens eine Größenordnung (Ackerman 2003, Research in Microbiology 154 245-251). Wenn man bedenkt, dass nicht nur die virale Präsenz auf diesem Planeten allumfassend ist, sondern dass jeder sequenzierte Organismus bis heute eine Hauptkomponente seines Genoms viralen Ursprungs hat, wird deutlich, dass Viren integrale Akteure in der Evolution dessen sind, was wir heute als Leben bezeichnen .

Viren überspannen die Definition des Lebens. Sie liegen irgendwo zwischen supramolekularen Komplexen und sehr einfachen biologischen Einheiten. Viren enthalten einige der Strukturen und zeigen einige der Aktivitäten, die dem organischen Leben gemein sind, aber sie vermissen viele der anderen. Im Allgemeinen bestehen Viren vollständig aus einem einzigen Strang genetischer Information, der in einer Proteinkapsel eingeschlossen ist. Viren fehlen die meisten inneren Strukturen und Maschinen, die das ‘Leben’ charakterisieren, einschließlich der biosynthetischen Maschinerie, die für die Fortpflanzung notwendig ist. Damit sich ein Virus replizieren kann, muss es eine geeignete Wirtszelle infizieren.

Viren existieren in zwei verschiedenen Zuständen. Ohne Kontakt mit einer Wirtszelle bleibt das Virus vollständig inaktiv. Während dieser Zeit finden keine internen biologischen Aktivitäten innerhalb des Virus statt, und im Wesentlichen ist das Virus nicht mehr als ein statisches organisches Partikel. In diesem einfachen, eindeutig nicht lebenden Zustand werden Viren als ‘Virionen’ bezeichnet. Virionen können für längere Zeit in diesem Ruhezustand verbleiben und geduldig warten, bis sie mit dem entsprechenden Wirt in Kontakt kommen. Wenn das Virion mit dem entsprechenden Wirt in Kontakt kommt, wird es aktiv und wird dann als Virus bezeichnet. Es zeigt jetzt Eigenschaften, die von lebenden Organismen typisch sind, wie zum Beispiel die Reaktion auf seine Umgebung und die Ausrichtung seiner Bemühungen auf die Selbstreplikation.

Die jüngsten Entdeckungen des riesigen Marseillevirus, Mimivirus und des Pandoravirus erschweren Definitionen, stellen Annahmen in Frage, eröffnen aber auch neue Bereiche für das Verständnis der viralen Rolle im Leben und für die Schaffung von Biodiversität:

Diese bahnbrechende Forschung umfasste eine Analyse des Pandoravirus-Salinus-Proteoms, die bewies, dass die Proteine, aus denen es besteht, mit denen übereinstimmen, die von der Genomsequenz des Virus vorhergesagt werden. Pandoraviren nutzen daher den universellen genetischen Code, den alle lebenden Organismen auf dem Planeten teilen.
Dies zeigt, wie viel mehr über die mikroskopische Biodiversität zu lernen ist, sobald neue Umgebungen in Betracht gezogen werden. Der gleichzeitige Fund von zwei Exemplaren dieser neuen Virusfamilie in 15.000 km voneinander entfernten Sedimenten weist darauf hin, dass bislang völlig unbekannte Pandoraviren mit hoher Wahrscheinlichkeit keine Seltenheit sind.
Es schließt definitiv die Lücke zwischen Viren und Zellen – eine Lücke, die zu Beginn der modernen Virologie in den 1950er Jahren als Dogma proklamiert wurde.
Es deutet auch darauf hin, dass das Zellleben mit einer weitaus größeren Vielfalt an präzellulären Formen entstanden sein könnte als die herkömmlich betrachteten, da das neue Riesenvirus fast keine Entsprechung unter den drei anerkannten Domänen des zellulären Lebens hat, nämlich Eukaryonten (oder Eukaryonten), Eubakterien , und Archaeen.

Riesenviren können tatsächlich in Aktion deevolutioniert werden: von Zellen in Bestandteile umgewandelt:

…Nachkommen einer alten, freilebenden eukaryotischen Zelle. Verschiedene Gene und Strukturen dieses Organismus sind im Laufe seiner langen Geschichte als Parasit allmählich verloren gegangen und haben etwas hinterlassen, das sich wie ein Virus ausbreitet, aber einer anderen Abstammungslinie von allen anderen uns bekannten Viren angehört.

Die komplexe Beziehung zwischen Viren und zwischen Viren und Leben wird dank der Fortschritte bei genetischen Studien und der Technologie zur Analyse von genetischem Material erst jetzt vollständig erforscht. Science Daily berichtete im Mai,

Laut einer Studie, die diese Woche im Open-Access-Journal Virology Journal von BioMed Central veröffentlicht wurde, teilen sich radikal unterschiedliche Viren Gene und werden wahrscheinlich ihre Vorfahren haben. Die umfassende phylogenomische Analyse vergleicht Riesenviren, die Amöben infizieren, mit winzigen Viren, die als Virophagen bekannt sind, und mit mehreren Gruppen transponierbarer Elemente. Das komplexe Netzwerk evolutionärer Beziehungen, das die Autoren beschreiben, legt nahe, dass sich Viren mehr als einmal aus nicht-viralen mobilen genetischen Elementen und umgekehrt entwickelt haben.

Die jüngste Entdeckung von Virophagen im Inneren der Riesenviren, die ihrerseits Amöben infizieren, hat zu Spekulationen über ihren Ursprung und ihre Verwandtschaft mit anderen Viren und kleinen transponierbaren genetischen Elementen geführt.

Zurück zu Frank Ryan und seiner fesselnden Geschichte. In einer Rezension des Buches Virolution im Wall Street Journal fasst Carl Zimmer es zusammen:

Wir sind ein Teil des Virus. Diese bizarre, aber unausweichliche Tatsache wurde in den letzten 30 Jahren enthüllt, als Wissenschaftler das menschliche Genom durchforstet und DNA-Abschnitte mit den verräterischen chemischen Signaturen von Viren entdeckt haben. Alles in allem haben sie bisher 100.000 solcher Segmente gefunden. Wie Frank Ryan in “Virolution” erklärt, gelangten diese Teile der Virus-DNA durch eine eigenartige Infektion in unser Genom. Von Zeit zu Zeit schlüpften Viren ihre DNA in die Eier und Spermien unserer Vorfahren. Die Eltern gaben die Virus-DNA dann an ihre Nachkommen weiter. Diese Viren konnten ihren Wirten nicht mehr entkommen, aber sie konnten immer noch neue Kopien ihrer DNA erstellen, die dann wieder in die Genome unserer Vorfahren eingefügt wurden. Und so machen Viren nach Millionen von Jahren der Infektion jetzt mindestens 8 % des menschlichen Genoms aus. Unsere “eigenen” Gene – die Gene, die die Proteine ​​kodieren, die unseren Körper bilden – machen nur 1,2% aus.

In einer anderen veröffentlichten Rezension in der Zeitschrift Symbiosis schreiben die Rezensenten Ricardo Santos und Francisco Carrapiço:

Kapitel fünf, Das Paradox des menschlichen Genoms, beginnt mit einem Hinweis auf den DNA-Zerfall des menschlichen Genoms, insbesondere mit dem Beweis, dass der Teil, den wir normalerweise mit dem verbinden, was uns menschlich macht, nur 1,5% des Ganzen ausmacht. während die humanen endogenen Retroviren oder HERVs erstaunliche 9 % ausmachen. Der Autor nannte den Fall des neu entdeckten epidemischen Virus, das australische Koalas befällt, als gutes Beispiel für einen Endogenisierungsprozess eines Virus, der die Koalapopulation in den letzten hundert Jahren befallen hat und der wahrscheinlich von einem Nagetier eingeschleppt wurde. Unter erneuter Bezugnahme auf das Konzept der „aggressiven Symbiose“ möchte der Autor zeigen, dass dieses Konzept verschiedene Schritte beinhaltet, die von der Interaktion zwischen exogenem Virus und Wirt über die Seuchenkeulung und Partnerschaft auf der stärksten symbiogenetischen Ebene bis hin zur vollständigen genomischen Fusion reichen . Schließlich gipfelt das Kapitel in einem ausführlichen und interessierten Gespräch mit dem Virologen Luis Villarreal, der glaubt, dass Viren und ihre eng verwandten Produkte mindestens 43% des bekannten menschlichen Genoms ausmachen.

In Kapitel sechs mit dem Titel Wie Viren uns zum Menschen machten, formuliert der Autor sein Konzept der „aggressiven Symbiose“ in darwinistischer und symbiotischer Perspektive. Er tut dies, weil wir seiner Meinung nach die massive virale Präsenz im menschlichen Genom nicht interpretieren können, wenn wir beide Perspektiven nicht berücksichtigen.

The notion that we may have viral genes in our genome isn’t really all that odd. As Ryan points out in his introduction, when the human genome was sequenced, it was discovered we had a lot in common, genetically, with other creatures:

Most revealing of all was the confirmation of our common inheritance with other forms of life on Earth. For example,we share 2,758 of our genes with the fruit fly, 2,031 with the nematode worm – indeed, all three of us, human, fly, and worm, have 1,523 genes in common.

Ryan’s argument in his book is that, “this shared inheritance could not have arisen by chance.” But if you’re hunting for some hook to hang an ID hat on, you’ll be disappointed. no deus ex machina pulling the strings here.

The mechanism is viruses and what changes they bring to our genetic makeup.

Not really news if you’ve been following some of these developments (see this piece on the transport of the “Influenza Virus Genome from Nucleus to Nucleus,” for example), but a story well told and another insight into the mechanics of evolution. Ryan ties together several strands of the tale so readers don’t need to scour the internet looking for connections. But he also pushes forward some bold ideas.

Ryan himself points out historical precedent, in chapter eight on auto-immune diseases:

In 2009 Luis Villarreal published a major overview of the origins of our adaptive immunity, in which he examined the interaction between viruses and hosts over the whole of the evolutionary time frame, beginning with bacteria, and moving through the earliest animals, such as the invertebrates, with their fixed but still reasonably effective systems of immunity, to the origins of adaptive immunity in the vertebrates, further modified with the origins of the mammals, then the primates, including humanity. The title was ‘The source of self: genetic parasites and the origin of adaptive immunity‘ and in his review he makes a cogent argument for the origin of a primal form of immune identity, and thus the first real establishment of the concept of “self”, through complex evolutionary interactions between phage viruses and their host bacteria.

Equally intriguing as the evolutionary implications are the implications for medicine (and how these viral hitchhikers affect our health or cause disease). It starts to get complicated here. Blogger Sheila Newman explains it thus:

…different animal populations carry different viruses as part of their genome, and sub-populations of species may carry viruses that are dangerous to other members of the same species. Ryan discusses this prospect in a study of different populations of koala in Australia, for instance.

Ryan goes on to write about how it is likely that certain diseases, including diabetes mellitus and multiple sclerosis, result when this mutually beneficial relationship breaks down in humans for reasons that need more exploration. This is also an explanation for cancer and the increase in cancers in elderly people whose systems, as they become more disorderly, are unable to maintain an effective immune system.

Back to how the endemic viral material of different populations and species can be dangerous for that of other populations and species: The fact that viruses embodied in animal cells are dangerous to other populations which are not immune to those viruses, means that where one population – of the same species but from a different area – encroaches on another population’s territory, the encroaching population runs the risk of succumbing to viruses carried by the first. Other species can also be affected.

Just how astounding this whole process is, Ryan tells us in the opening for Chapter 13, titled ” The Genie that Controls the Genes:”

Our final stop on this odyssey brings us face to face with a beguiling and potentially very important force… It is called “epigenetics” and it is defined as the study of how stable changes can take place in a cell, tissue, organ or entire life form, independently of changes in its DNA sequences – in other words, it amounts to an additional non-DNA layer of control over our genes, or even over whole chromosomes. That such a system of control should exist at all is astonishing, for it suggests the power we would expect of a master controller – a genie that controls the genes.

How, for example, does this differ from what we have come to expect from genetics? A single example drives home the difference: for at least a century we have compared identical twins because they have an identical genetic make-up, but w contrast the same identical twins to show how, epigenetically, they are significantly different.

Another, very important, difference is that where genes are not responsive to the environment, being fixed in their sequences unless damaged by toxic events such as irradiation, the epigenetic controllers are capable of responding to the environment: indeed, in certain aspects epigenetics may have been honed by evolution to do exactly that. This is how plants know that spring has come. As we shall discover, as we journey on into the succeeding chapter, this same system of environmental influence is of major interest to medicine. It is ironic that these “acquired” epigenetic systems are capable of being inherited across generations for this was the basis of the much-derided system of evolution first proposed by the great French biologist Jean-Baptiste Lamarck.

Snips, and snails and puppy dog tails no more. Today we’re stardust and viral genes, an of mix or macro and micro. Being human has never been so interesting. And for readers, Frank Ryan’s new book makes it more understandable.

* Astrobiologist Richard Boyd has suggested that, even further than stardust, our very amino acids are cosmic relics:

Where were the amino acids, the molecules of life, created: perhaps in a lightning storm in the early Earth, or perhaps elsewhere in the cosmos? This book argues that at least some of them must have been produced in the cosmos, and that the fact that the Earthly amino acids have a specific handedness provides an important clue for that explanation. The book discusses several models that purport to explain the handedness, ultimately proposing a new explanation that involves cosmic processing of the amino acids produced in space.

** Ryan is working on another book – Metamorphosis – which might be considered a companion or even sequel to Virolution.


How much of the human body is made up of stardust?

Did you ever wonder where you came from? That is the stuff that’s inside your body like your bones, organs, muscles…etc. All of these things are made of various molecules and atoms. But where did these little ingredients come from? And how were they made? The answer to these questions will take us back to a time long ago when the universe was much different than it is now. However, the physics was the same.

The early universe expanded after the big bang for only 3 seconds before it cooled to a state where subatomic particles assembled into atoms. Hydrogen atoms formed first since they are the simplest type of atom. Hydrogen atoms contain only one proton in its nucleus which makes it number one on the periodic table of elements. After the universe aged a little (roughly 300 million years) the hydrogen atoms started to clump together under the force of gravity. As these clumps grew in size, the pressure at the center grew larger. When the temperature reached 15 million degrees F, the pressure caused the hydrogen to fuse their nuclei together. This process is known as nuclear fusion. The positively charged nuclei naturally repel each other. However under high temperatures and pressure, the nuclei are moving fast enough to smash together and fuse. When the two proton nuclei of the hydrogen atoms fuse, they form a nucleus consisting of two protons. Some electrons also combine with protons to form neutrons and neutrinos. These neutrons also bind to the nucleus helping it to remain more stable under the nuclear forces. An atom with two protons in its nucleus is Helium. That’s why helium is number two on the periodic table of elements. The fusion process also releases a lot of energy in which some of the hydrogen mass converts into light energy. This conversion of mass in to energy uses Einstein’s famous equation: E=mc 2 .

At this point, our universe has a bunch of large clumps of hydrogen fusing together to create helium while releasing large amounts of light. This is what we commonly call a star! In fact our sun is doing this right now as we speak (or read). As a star ages, it then fuses the helium with hydrogen to form lithium which has three protons in its nucleus. Take a look at the periodic table to see which number it is. This fusion process continues to create larger and larger nuclei. The forth, the fifth and all the way up to 26.

This is the general idea but it’s not exactly this easy. We have to remember that this is in fact nuclear physics that we’re dealing with here. It looks like a pretty simple picture as we just described but up close it is actually an intricate jigsaw puzzle.

The fusion process doesn’t actually create the elements in order through the periodic table. In fact, the process jumps around. And some fused nuclei decay down to lower elements that were skipped over. Fusion also creates neutrons which combine with atoms to create isotopes which act like atomic cousins. Overall, we can say that a star produces all of the elements up to iron in the periodic table through the fusion process. The details of this process are fascinating, yet they deter us from answering the question at hand.

The element with 26 protons in its nucleus is iron. It turns out that this is the last element that is created. To create higher elements, fusion requires more energy than it produces. We mentioned earlier that a star glows because the fusing atoms release energy (E=mc 2 ). However, the amount of energy released becomes smaller and smaller as the atoms grow larger. Eventually at iron, there is no energy released at all. And for elements beyond iron more energy is need for fusion than gravitational pressure can provide.

After a star has created enough iron, fusion ceases and the hot burning core begins to cool. Up until this point the hot core of the star erupting outwards and preventing gravity from collapsing the star. Now that the star has cooled, the core no longer expands and gravity quickly collapses the star. The star implodes with enough energy to immediately fuse some of the atoms into higher elements like Nickel, Krypton, Gold, Uranium,… etc. This quick and violent implosion releases an enormous amount of energy that explodes the star. This is what we call a supernova! Astrophysicists are still not exactly certain about the details of how a supernova explodes. Hopefully you can figure it out someday!

The exploded remains from a supernova travel through out the universe only to someday clump together with other stardust and give birth to a new star. This is the life of our universe.

Now that we have established that every element in the periodic table aside from hydrogen is essentially stardust, we have to determine how much of our body is made up of this stardust. If we know how many hydrogen atoms are in our body, then we can say that the rest is stardust. Our body is composed of roughly 7x10 27 atoms. That is a lot of atoms! Try writing that number out on a piece of paper: 7 with 27 zeros behind it. We say roughly because if you pluck a hair or pick your nose there might be slightly less. Now it turns out that of those billion billion billion atoms, 4.2x10 27 of them are hydrogen. Remember that hydrogen is bigbang dust and not stardust. This leaves 2.8x10 27 atoms of stardust. Thus the amount of stardust atoms in our body is 40%.

Since stardust atoms are the heavier elements, the percentage of star mass in our body is much more impressive. Most of the hydrogen in our body floats around in the form of water. The human body is about 60% water and hydrogen only accounts for 11% of that water mass. Even though water consists of two hydrogen atoms for every oxygen, hydrogen has much less mass. We can conclude that 93% of the mass in our body is stardust. Just think, long ago someone may have wished upon a star that you are made of.


What stardust is made of.

Have you ever wondered what the Sun is made of? Well, Graihagh Jackson has and so she asked Andrew Norton to talk her through it.

Graihagh - That night, it was a beautifully clear and warm evening. I was in my back garden, gazing up at the night sky and all the tiny twinkles. If I'm lucky (or unlucky depending on how you look at it) I might be able to count up to 3,000 stars.

But this is just the tip of a vast cosmic iceberg. There are 100 billion stars in the milky way. and then there are a further 100 billion galaxies.

AHH - shooting star!! That's supposed to be good luck right?

I was always told that it mean a new baby was falling to Earth (presumably from heaven?) ready to be born. But I have heard that shooting stars representing souls that have been released from purgatory and are not off on their way to heaven. Of course, they're not stars or lost souls at all, just meteors burning up as they hit the Earth's atmosphere.

It wasn't meteor that got me all starry eyed though but the idea that we're all made up of stardust.

Andrew - Absolutely, all those elements other than hydrogen, of which we're made, have indeed been formed in the cause of earlier generations of stars thrown out into space and then incorporated into the solar system and the planet earth when it formed and we are a result of that.

Graihagh - That is, of course, Andrew Norton.

Andrew - Professor of Astrophysics education at the Open University. I always say I got interested in astronomy because when I was a child, on TV we these great programmes called Dr Who and Star Trek. Now I know they're still on TV now.

Graihagh - I know Star Trek! I watched Captain Janeway is what my childhood is filled with.

Andrew - So that was it, that's what got me interested in astronomy and, bizarrely, I've managed to make a living out of it every since so it suits me fine.

Graihagh - Let's boldly go to where man has been before, on this occasion Paris in 1935 where a tutor at *ahem* L'Ecole Polytechnique by the name of Auguste Comte wrote:

"there is no conceivable means by which we shall one day determine the chemical composition of the stars"

But shortly after his death in 1957, two german physicists - one Robert Bunsen, who you may have heard of, and a Gustav Kirchhoff - proved Comte wrong.

Andrew - We don't need to go to the sun to find out what it's made of. We can look at the light which the sun emits and the key to it is that different elements emit particular patterns of light, a particular spectrum of light a particular set of wavelengths of frequencies if you like, so hydrogen gas emits light at particular frequencies that we can recognise - particular colours. So when we look at the spectrum of light from the sun or, indeed, any other star, we can see that recognisable pattern of so-called "spectral lines," that really are the fingerprint of a particular element. In fact, the gas helium was not discovered on Earth. It was discovered on the Sun. That's where the name helium comes from, the Greek word "helios," I guess, is the word for the sun.

Graihagh - Really, that's awesome!

Andrew - So back in the 19th century, I guess it was, people looked at the spectrum of the sun and saw these particular lines (spectral lines) that they didn't recognise as corresponding to any element known on Earth and that element was called helium. That's where it was first discovered in the spectrum of light from the sun and now, indeed, in other stars.

Graihagh - Now you've got me thinking back to my chemistry lessons at school and I seem to remember things like copper burns blue and sodium burns yellow. I can't remember any others but is it a bit like that?

Andrew - It is essentially that. There's a dominant colour, if you like, from particular elements but it's the detailed pattern of light that really is the key so you mentioned sodium. If you look at the spectrum of light from sodium, when sodium is in a gassier state, we see strong lines in the yellow part of the spectrum. Neon has strong lines in the red part of the spectrum - we see that in neon signs. But every element, right across the periodic table of the elements, will have it's own particular combination of spectral line.

There is another way actually that we can tell what's in the Sun and that's not by us going to the sun, it's because the sun emits particles in our direction, the so called "solar wind." And, in principle, we can detect those particles of the solar wind out in orbit around the Earth and we could in that way measure the particles directly from the Sun as well. So that's a nice way to confirm, if you like, what we're seeing in the spectra is physically there in terms of the atoms blowing off the surface of the sun.

Graihagh - Umm that's really cool. I'm just thinking a bit like literally stardust - someone can actually hold it.

Andrew - Absolutely. That's what it is - it is stardust, yes.

Graihagh - So you would attach this spectrometer to a telescope and voila but, sadly, I don't really have one of them. So can you tell me what is our Sun made of?

Andrew - Just like other stars it's pretty much three quarters hydrogen, one quarter helium, and a tiny bit of everything else.

Graihagh - Most stars are incredibly far away and we don't know a huge amount about them but what we do know, we know because of our star, the Sun - the creator of our planet and to which we owe our existence.

Andrew - I always find it amazing that deep down in the core of the sun we can figure out the temperature is 15 million degrees, so that's pretty amazing I think. Another fact about the sun: you could fit a million planet Earths inside the sun. It's about a million times the volume of the planet Earth. And what about a third fact. Umm. Well I suppose a third fact would be that the Sun is about halfway through it's life. It's about 5 billion years old and it's got about another 5 billion years to go.


How Much of the Human Body is Made Up of Stardust?

This is another of those questions that is part of the series of posters produced by the APS's Physics Central. The last time I highlighted one of these, it was a question on how long does one have to yell to heat up a cup of coffee. This time, the question is on how much of our body is made up of startdust.

I'll cut right to the chase and give you the answer from that page:

Now that we have established that every element in the periodic table aside from hydrogen is essentially stardust, we have to determine how much of our body is made up of this stardust. If we know how many hydrogen atoms are in our body, then we can say that the rest is stardust. Our body is composed of roughly 7x1027 atoms. That is a lot of atoms! Try writing that number out on a piece of paper: 7 with 27 zeros behind it. We say roughly because if you pluck a hair or pick your nose there might be slightly less. Now it turns out that of those billion billion billion atoms, 4.2x1027 of them are hydrogen. Remember that hydrogen is bigbang dust and not stardust. This leaves 2.8x1027 atoms of stardust. Thus the amount of stardust atoms in our body is 40%.

Since stardust atoms are the heavier elements, the percentage of star mass in our body is much more impressive. Most of the hydrogen in our body floats around in the form of water. The human body is about 60% water and hydrogen only accounts for 11% of that water mass. Even though water consists of two hydrogen atoms for every oxygen, hydrogen has much less mass. We can conclude that 93% of the mass in our body is stardust. Just think, long ago someone may have wished upon a star that you are made of.


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