ديوتيريوم
الاختلافات عن الهيدروجين الشائع (البروتيوم) > وفرة

يوجد الديوتيريوم بكميات ضئيلة بشكل طبيعي مثل غاز الديوتيريوم، يكتب بالصيغة 2H 2 or D2، ولكن معظم الذرات الموجودة بشكل طبيعي في الكون مرتبطة بـ 1 نموذجي 1H ذرة، غاز يسمى ديوتريد الهيدروجين (HD أو 2H1H).
إن وجود الديوتيريوم على الأرض، في أماكن أخرى من النظام الشمسي (كما أكدته مسابر الكواكب)، وفي أطياف النجوم، هو أيضًا مرجع مهم في علم الكونيات. يعمل إشعاع جاما الناتج عن الاندماج النووي العادي على تفكيك الديوتيريوم إلى بروتونات ونيوترونات، ولا توجد عمليات طبيعية معروفة بخلاف عملية التخليق النووي للانفجار العظيم، والتي ربما تكون قد أنتجت الديوتيريوم في أي شيء قريب من وفرته الطبيعية المرصودة. يتم إنتاج الديوتيريوم عن طريق الانحلال العنقودي النادر، والامتصاص العرضي للنيوترونات التي تحدث بشكل طبيعي بواسطة الهيدروجين الخفيف، ولكن هذه مصادر تافهة. يُعتقد أن هناك القليل من الديوتيريوم في باطن الشمس والنجوم الأخرى، حيث إن تفاعلات الاندماج النووي التي تستهلك الديوتيريوم في درجات الحرارة هذه تحدث بشكل أسرع بكثير من تفاعل البروتون والبروتون الذي ينتج الديوتيريوم. ومع ذلك، يظل الديوتيريوم موجودًا في الغلاف الجوي الخارجي للشمس عند نفس التركيز تقريبًا كما هو الحال في كوكب المشتري، وربما لم يتغير هذا منذ نشأة النظام الشمسي. يبدو أن الوفرة الطبيعية للديوتيريوم هي جزء مشابه جدًا من الهيدروجين، أينما وجد الهيدروجين، ما لم تكن هناك عمليات واضحة في العمل تعمل على تركيزه.
إن وجود الديوتيريوم عند جزء بدائي منخفض ولكنه ثابت في كل الهيدروجين هو أحد الحجج الأخرى المؤيدة لنظرية الانفجار العظيم على نظرية الحالة الثابتة للكون. يصعب تفسير النسب المرصودة من الهيدروجين إلى الهيليوم إلى الديوتيريوم في الكون إلا باستخدام نموذج الانفجار العظيم. تشير التقديرات إلى أن وفرة الديوتيريوم لم تتطور بشكل ملحوظ منذ إنتاجها قبل حوالي 13.8 مليار سنة. تُظهر قياسات الديوتيريوم في مجرة درب التبانة من التحليل الطيفي فوق البنفسجي نسبة تصل إلى 23 ذرة من الديوتيريوم لكل مليون ذرة هيدروجين في السحب الغازية غير المضطربة، والتي تقل بنسبة 15٪ فقط عن النسبة الأولية المقدرة لـ WMAP بحوالي 27 ذرة لكل مليون من Big انفجار. تم تفسير هذا على أنه يعني أنه تم تدمير كمية أقل من الديوتيريوم في تكوين النجوم في مجرتنا مما كان متوقعًا، أو ربما تم تجديد الديوتيريوم من خلال سقوط كبير من الهيدروجين البدائي من خارج المجرة. في الفضاء على بعد بضع مئات من السنين الضوئية من الشمس، تبلغ وفرة الديوتيريوم 15 ذرة فقط لكل مليون، ولكن من المفترض أن تتأثر هذه القيمة بالامتزاز التفاضلي للديوتيريوم على حبيبات غبار الكربون في الفضاء بين النجوم.
تم قياس وفرة الديوتيريوم في الغلاف الجوي لكوكب المشتري مباشرة بواسطة مسبار جاليليو الفضائي حيث بلغ 26 ذرة لكل مليون ذرة هيدروجين. وجدت ملاحظات ISO-SWS 22 ذرة لكل مليون ذرة هيدروجين في كوكب المشتري. ويعتقد أن هذه الوفرة تمثل نسبة قريبة من نسبة النظام الشمسي البدائية. يمثل هذا حوالي 17٪ من نسبة الديوتيريوم الأرضية إلى الهيدروجين التي تبلغ 156 ذرة ديوتيريوم لكل مليون ذرة هيدروجين.
تم قياس الأجسام المذنبة مثل Comet Hale-Bopp وHalley's Comet لاحتواء المزيد نسبيًا من الديوتيريوم (حوالي 200 ذرة D لكل مليون هيدروجين)، وهي النسب المخصبة فيما يتعلق بنسبة السديم الأولية المفترضة، ربما بسبب التسخين، والتي هي مماثلة للنسب الموجودة في مياه البحر على الأرض. يؤكد القياس الأخير لكميات الديوتيريوم البالغة 161 ذرة د لكل مليون هيدروجين في المذنب 103P / هارتلي (وهو كائن سابق في حزام كايبر)، وهي نسبة تكاد تقارب تلك الموجودة في محيطات الأرض، على النظرية القائلة بأن المياه السطحية للأرض قد تكون مشتقة إلى حد كبير من المذنب. في الآونة الأخيرة، تبلغ نسبة الديوتيريوم والبروتيوم (D-H) البالغة 67P / Churyumov-Gerasimenko كما تم قياسها بواسطة Rosetta حوالي ثلاثة أضعاف نسبة مياه الأرض، وهو رقم مرتفع. وقد تسبب هذا في اهتمام متجدد بالاقتراحات بأن مياه الأرض قد تكون جزئية من أصل كويكب.
وقد لوحظ أن الديوتيريوم أيضًا أنه يتركز على متوسط الوفرة الشمسية في الكواكب الأرضية الأخرى، ولا سيما المريخ والزهرة.