Γιατί οι σιταποθήκες βάφονται κόκκινες;

“Το χρώμα καθορίζεται από τα d-ηλεκτρόνια και από το μεταλλικό στοιχείο από το όποιο προέρχονται: κόκκινο όταν είναι d-ηλεκτρόνια σιδήρου, μπλε και πράσινα εκ χαλκού, όμορφο βαθύ μπλε εκ κοβαλτίου, και ούτω καθεξής. – Από τον Θωμά Αργυρέα

Αν είστε Αμερικανός και σας ρωτήσουν τι χρώμα θα βάφατε έναν αχυρώνα η απάντησή σας πιθανότατα θα ήταν «κόκκινο». Είναι απλώς η παράδοση. Αλλά έχετε ποτέ σταθεί να αναρωτηθείτε γιατί -ως πρώτη επιλογή- οι περισσότεροι από αυτούς τους αχυρώνες, είναι βαμμένοι κόκκινοι;

Υπάρχουν πολλές ιδέες που μπορεί να ακούσετε εκεί έξω – ίσως, για παράδειγμα, να βοηθά τις αγελάδες να βρουν το δρόμο για το σπίτι τους (οι αγελάδες έχουν αχρωματοψία κόκκινου-πρασίνου, οπότε δεν «παίζει» ως εξήγηση), ή ότι βοηθά να κρατήσει τους αχυρώνες πιο ζεστούς το χειμώνα. Αλλά η πραγματικότητα είναι ότι κάθε άλλο παρά βοηθά μιας και η κόκκινη μπογιά, ανακλά την κόκκινη και την υπέρυθρη θερμική ακτινοβολία, κάνοντας τον αχυρώνα πιο δροσερό χώρο.

Η αλήθεια είναι ότι ένα από τα κύρια συστατικά στο κόκκινο χρώμα προέρχεται από το εσωτερικό των άστρων που πεθαίνουν και είναι αυτό που κάνει την απόχρωση τόσο ελκυστική για τους αγρότες (λίγο παλαβό σαν εξήγηση, έτσι δεν είναι;).Για να είμαστε δίκαιοι, μπορείτε πραγματικά να διαχειριστείτε το ερώτημα αυτό με δύο τρόπους: με τη σύντομη απάντηση και με την εντυπωσιακή απάντηση.

Η σύντομη απάντηση αγγίζει θέματα καθαρά οικονομικά. Το κόκκινο χρώμα είναι παραδοσιακά το φθηνότερο διαθέσιμο χρώμα, και αυτό είναι ό, τι χρειάζεστε, αν πρόκειται να ξαναβάφετε μια ξύλινη κατασκευή, κάθε χρόνο, προκειμένου να αποτρέψετε την γενική φθορά από τις σκληρές συνθήκες του εκάστοτε προηγούμενου χειμώνα. Έτσι απλά.

Η πολύ πιο ενδιαφέρουσα εξήγηση είναι ότι ο μόνος λόγος που το κόκκινο χρώμα είναι φθηνότερο από όλα τα άλλα χρώματα είναι λόγω των φυσικών διεργασιών στο εσωτερικό των άστρων που πεθαίνουν.

supernova2Ναι, το αίτιο που οι σιταποθήκες είναι βαμμένες κόκκινες είναι όλα όσα συμβαίνουν όταν ένα αστέρι φθάνει στο σημείο έκρηξής του και πεθαίνει με έναν λαμπρό θάνατο, γεμάτο κοσμικό φως.

Πως; Λοιπόν, αυτό ήταν ακριβώς το ερώτημα που έθεσε ο μηχανικός και υπάλληλος της Google Yonatan Zunger πίσω στο 2013, το οποίο μου πήρε λίγο χρόνο να εντρυφίσω σε κάποιες λεπτομέρειες της οικονομίας και της φυσικής για να το απαντήσω.

Τις πρώτες μέρες της γεωργίας στην Βορειοαμερικανική ήπειρο, οι αγρότες άποικοι δεν έβαφαν τα υπόστεγα τους γιατί δεν είχαν να δαπανήσουν χρήματα για κάτι τέτοιο, οπότε, γενικώς, άφηναν άβαφα τα ξύλινα κτίρια.

Αλλά τότε, πίσω στα τέλη της δεκαετίας του 1700, οι αγρότες παρατήρησαν ότι οι άβαφες σιταποθήκες τους γρήγορα φθείρονταν από τα στοιχεία της φύσης, κι έτσι αναγκάστηκαν να προσθέσουν ένα προστατευτικό στρώμα χρώματος. Αλλά τα χρώματα ήταν ακριβά, ειδικά όταν έπρεπε να τα εφαρμόζουν ξανά και ξανά μετά από κάθε χειμερινή περίοδο.

Έτσι, οι εργατικοί αγρότες, εποίησαν το δικό τους χρώμα από τα πράγματα που θα μπορούσαν να βρουν και να συλλέξουν γύρω από τα σπίτια τους. Οπότε, προέκυψε ένας συνδυασμός λινελαίου από τα φυτά λιναριού και οξειδίου του σιδήρου – που δίνει στον πηλό το χαλκοκόκκινο χρώμα του – . Όταν αναμείχθηκαν και εφαρμόστηκαν στις σιταποθήκες, τους χάρισαν το κοκκινωπό χρώμα που είμαστε όλοι εξοικειωμένοι με αυτό, και κράτησαν έτσι τους αχυρώνες προστατευμένους για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα.

Με τα χρόνια, όλο και περισσότεροι αγρότες εντάχθηκαν σε αυτή τη διαδικασία και, τελικά, στράφηκαν σε κόκκινη μπογιά αγορασμένη από κατάστημα – συγκεκριμένα, σε μια χρωστική ουσία που ονομάζεται κόκκινη ώχρα – αντί για τις χειροποίητες παρτίδες, που ήταν ακόμα η φθηνότερη επιλογή. Αυτό μας οδηγεί στο επόμενο και πιο σημαντικό ερώτημα: γιατί η κόκκινη μπογιά είναι τόσο φθηνή;

Εδώ είναι όπου τα πράγματα αρχίζουν να περιπλέκονται. Το κόκκινο χρώμα, σύμφωνα με τον Zunger, είναι φθηνό, επειδή τα στοιχεία που χρειάζονται για να φτιαχτεί είναι άφθονα εδώ στη Γη.

“Η κόκκινη χρωστική ουσία που κάνει την μπογιά φθηνή είναι το κόκκινο χρώμα της ώχρας, το οποίο είναι απλά σίδηρος και οξυγόνο. Αυτά τα δύο είναι απίστευτα άφθονα: Ο φλοιός της Γης αποτελείται κατά 6% από σίδηρο και 30% από οξυγόνο” εξηγεί ο ίδιος στο Google Plus.

“Το οξυγόνο είναι άφθονο και επηρεάζει το χρώμα των ενώσεων που σχηματίζει, αλλά το χρώμα πραγματικά καθορίζεται από τα d-ηλεκτρόνια και από το μεταλλικό στοιχείο από το όποιο αυτά προέρχονται: κόκκινο όταν είναι d-ηλεκτρόνια σιδήρου, μπλε και πράσινα εκ χαλκού, όμορφο βαθύ μπλε εκ κοβαλτίου, και ούτω καθεξής.”

Λοιπόν, γιατί ο σίδηρος, το πιο σημαντικό συστατικό στο κόκκινο χρώμα ώχρας, είναι τόσο άφθονος στον πλανήτη μας; Για να ανακαλύψουμε πώς συνέβη αυτό, θα πρέπει να στραφούμε προς τις αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης που συμβαίνουν μέσα στ’ αστέρια που πεθαίνουν.

Τα αστέρια λάμπουν χάρις στην πυρηνική σύντηξη, μια αντίδραση όπου τεράστια ενέργεια εκλύεται από άτομα που οι πυρήνες τους συγχωνεύονται μαζί. Δεδομένου ότι αυτή η διαδικασία καταναλώνει σταδιακά την πεπερασμένη ποσότητα από άτομα που αποτελούν το αστέρι, για να παράγει διαρκώς την ενέργεια που απαιτείται για να κρατήσει το αστέρι σε σταθερή ισορροπία, τελικά, μετά από δισεκατομμύρια χρόνια, θα σβήσει.

Τα άστρα ξεκινούν καταναλώνοντας το απόθεμα υδρογόνου ως καύσιμο, παράγοντας ήλιο ως υποπροϊόν. Αλλά καθώς εξαντλούν το υδρογόνο και το απόθεμα μετατρέπεται σε ήλιο, τα αστέρια αρχίζουν να δημιουργούν όλο και περισσότερα διαφορετικά στοιχεία που δεν ήταν δυνατό να φτιάξουν πριν.
Αυτό συμβαίνει επειδή τα αστέρια καθώς ξεμένουν από καύσιμα, συρρικνώνονται, και καθώς συρρικνώνονται λόγω βαρύτητας των υπερκειμένων στρωμάτων ύλης, η πίεση και η θερμοκρασία ανεβαίνει, και αυτό σταδιακά θα τους επιτρέψει να ξεκινήσουν όλα τα νέα είδη των αντιδράσεων.

Αυτές οι νέες αντιδράσεις επιτρέπουν στο αστέρι να ενώσει βαρύτερα και βαρύτερα στοιχεία, τα οποία βήμα-βήμα θα ανεβαίνουν τον περιοδικό πίνακα μέχρι να φτάσουν το τελικό σημείο.

Αυτό το ανώτατο όριο για τα περισσότερα αστέρια είναι 56 νουκλεόνια – χαριτολογώντας, λέμε ότι το αστέρι ό,τι κι αν κάνει έχει άθροισμα 56 πρωτόνια και νετρόνια.

sitos2.pngΣε αυτό το σημείο, το αστέρι σταματά την σύντηξη, επειδή δεν μπορεί να συνθέσει οποιαδήποτε στοιχεία υψηλότερα στο περιοδικό σύστημα ενώ εξακολουθεί να έχει ενέργεια να συντήξει 56 νουκλεόνια. Και ίσως ήδη να το μαντέψατε, αλλά ποιο νομίζετε ότι είναι το σταθερό στοιχείο σε αυτό το επίπεδο νουκλεονίων στον πυρήνα; Ο Σίδηρος, με 26 πρωτόνια και 30 νετρόνια.

“Μόλις επιτευχθεί σίδηρος, η σύντηξη σταδιακά σταματά, επειδή καμία ενέργεια δεν παράγεται περαιτέρω με σύντηξη στοιχείων πέρα από τον σίδηρο γιατί κατά τη διαδικασία σχηματισμού βαρυτέρων στοιχείων απορροφάται ενέργεια αντί να εκλύεται, με αποτέλεσμα την πτώση της θερμοκρασίας του πυρήνα του άστρου.”

Αυτό σημαίνει ότι μόλις ένα αστέρι φτάσει στο σημείο που το μόνο που έχει απομείνει ως απόθεμα είναι ο σίδηρος, το παιχνίδι τελειώνει, και γενικά έχει απομείνει πολύς σίδηρος στον πυρήνα του, όταν εκρήγνυται τελικά.

Και από τη στιγμή που εκρήγνυνται, όλος ο σίδηρος που διασπείρεται έξω στο υπόλοιπο διαστημικό κενό του Σύμπαντος σχηματίζει την ύλη που αποτελεί τους πυρήνες στο εσωτερικό διαφόρων μακρινών πλανητών, όπως η Γη.

“Αυτό συμβαίνει γιατί από όλα τα στοιχεία που παράγονται από την διαδικασία της πυρηνικής σύντηξης, το συγκεκριμένο μέγεθος πυρήνα στο οποίο σταματά η παραγωγή ενέργειας είναι ο σίδηρος, γι αυτό και είναι το πιο κοινό στοιχείο που βρίσκεται σε όλους τους βραχώδεις πλανήτες στο Σύμπαν” καταλήγει ο Zunger και, φυσικά, το πιο φτηνό στην χρήση από οικονομική άποψη.

Έτσι, την επόμενη φορά που θα περάσετε δίπλα από ένα κόκκινο αχυρώνα, να θυμάστε ότι η πορφυρή εικόνα του είναι πραγματικά μια άμεση σύνδεση με το Σύμπαν μας, συνολικά.

Ακριβώς όπως και το κόκκινο του αίματός μας, μάς θυμίζει ότι όλοι είμαστε φτιαγμένοι από διαστημική σκόνη πλούσια σε σίδηρο, λείψανο παλιών άστρων.

Διαβάστε σχετικό αφήγημα: Ο Κόκκινος Γίγαντας (Α’ και Β’ μέρος)

Πηγή: 1) JOSH HRALA, 8 DEC 2016Science Alert
2) Smithsonian magazine

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s