ساختار شیمیایی خورشید
خورشید یک ستاره گازی از نوع رشته اصلی است که ساختار شیمیایی آن نقش اساسی در تولید انرژی، پایداری و تکامل این ستاره دارد. برخلاف سیارات سنگی مانند زمین، خورشید تقریباً بهطور کامل از عناصر سبک تشکیل شده و عناصر سنگین تنها بخش بسیار کوچکی از جرم آن را شامل میشوند.
عناصر اصلی تشکیلدهنده خورشید
بیشترین بخش جرم خورشید از هیدروژن تشکیل شده است. حدود ۷۳ درصد جرم خورشید هیدروژن و نزدیک به ۲۵ درصد آن هلیوم است. این دو عنصر در مجموع بیش از ۹۸ درصد جرم خورشید را تشکیل میدهند و پایه تمام واکنشهای هستهای فعال در خورشید به شمار میروند.
هیدروژن سوخت اصلی خورشید است و در مرکز آن طی واکنشهای همجوشی هستهای به هلیوم تبدیل میشود. هلیوم محصول این واکنشها بوده و بهمرور زمان در هسته خورشید انباشته میشود.
عناصر سنگینتر (فلزات) در خورشید
حدود ۱ تا ۲ درصد جرم خورشید از عناصر سنگینتر تشکیل شده است که در اخترشناسی به آنها «فلزات» گفته میشود. این عناصر شامل اکسیژن، کربن، نئون، نیتروژن، آهن، سیلیکون، منیزیم و گوگرد هستند.
با وجود سهم کم، این عناصر نقش بسیار مهمی دارند، زیرا باعث ایجاد خطوط جذبی در طیف خورشید میشوند و امکان تعیین ترکیب شیمیایی خورشید را از فاصله بسیار دور برای اخترشناسان فراهم میکنند.
توزیع عناصر در لایههای خورشید
ترکیب شیمیایی خورشید در همه لایهها کاملاً یکنواخت نیست. در هسته خورشید، به دلیل انجام واکنشهای همجوشی هستهای، مقدار هیدروژن بهتدریج کاهش یافته و مقدار هلیوم افزایش مییابد. اما در لایههای بیرونی مانند فوتوسفر، ترکیب شیمیایی تقریباً مشابه ترکیب اولیه خورشید باقی مانده است.
واکنشهای هستهای فعال در خورشید
در شرایط فعلی، تنها واکنش هستهای فعال در خورشید، تبدیل هیدروژن به هلیوم از طریق زنجیره هسته ای پروتون–پروتون است. این واکنش منبع اصلی تولید انرژی خورشید بوده و مسئول تابش نور و گرمای آن است.
خورشید در این مرحله از عمر خود تنها قادر به تولید هلیوم است و شرایط لازم برای همجوشی عناصر سنگینتر را ندارد.
یک اشتباه رایج: آیا خورشید در حال تولید آهن است؟
یکی از اشتباهات رایج این است که تصور میشود خورشید در مرکز خود در حال تولید عناصری مانند آهن است. این تصور نادرست است. خورشید نه آهن تولید میکند و نه واکنشهای همجوشی عناصر سنگین در آن رخ میدهد.
دما و فشار موجود در مرکز خورشید برای تولید عناصر سنگین کافی نیست و واکنشهای هستهای آن محدود به تبدیل هیدروژن به هلیوم است.
عناصر سنگین چگونه تولید میشوند؟
عناصر سنگینتر از هلیوم از طریق فرایندی به نام هستهزایی ستارهای در ستارگان پرجرم تولید میشوند. این ستارگان در مراحل پایانی عمر خود میتوانند عناصر سبکتر را به عناصر سنگینتر تبدیل کنند تا در نهایت به عنصر آهن برسند.
آهن نقطه پایان همجوشی هستهای است، زیرا همجوشی آهن انرژی آزاد نمیکند. تجمع آهن در هسته ستارگان پرجرم باعث فروپاشی آنها و وقوع انفجار ابرنواختری میشود.
منشأ آهن موجود در خورشید
آهن و سایر عناصر سنگین موجود در خورشید در خود خورشید تولید نشدهاند. این عناصر حاصل انفجار ابرنواخترهای نسلهای قبلی ستارگان هستند که پیش از شکلگیری خورشید در فضای میانستارهای پراکنده شدهاند.
خورشید از ابری گازی شکل گرفته است که قبلاً توسط ستارگان قدیمیتر غنی شده بود و به همین دلیل، خورشید و سیارات منظومه شمسی دارای عناصر سنگین هستند.
جمعبندی
خورشید عمدتاً از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده و تنها مقدار کمی عناصر سنگین دارد. این عناصر سنگین در خورشید ساخته نشدهاند، بلکه میراث ستارگان پرجرمتر و انفجارهای ابرنواختری پیش از تولد خورشید هستند. خورشید در حال حاضر تنها هیدروژن را به هلیوم تبدیل میکند و هیچ تولید آهنی در آن رخ نمیدهد.