Interdisciplinary study of the synthesis of the origin of the chemical elements and their role in the formation and structure of the Earth

---

Revista Brasileira de Ensino de Física, vol. 42, e20200160 (2020)
www.scielo.br/rbef
DOI: https://doi.org/10.1590/1806-9126-RBEF-2020-0160
Articles
cb
Licença Creative Commons
Interdisciplinary study of the synthesis of the origin of the
chemical elements and their role in the formation and
structure of the Earth
K.A. Horvath
*1
, P.S. Bretones
2

, J.E. Horvath
3

1
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, Divisão de Geofísica Espacial, São José dos Campos, SP, Brasil.
2
Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, Departamento de Metodologia de Ensino, SP, Brasil.
3
Universidade de São Paulo, Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, São Paulo SP, Brasil.
Received on April 27, 2020. Revised on July 07, 2020. Accepted on July 09, 2020.
We discuss in this work the issue of chemical element origin in the stars and the Big Bang, with the aim of
linking the subject smoothly with the formation of the Solar System and the structure of the Earth in an updated
and pedagogical fashion. A few cases in which these subjects are present but disjoint in different degrees are
shown, and a suggestion for its introduction in a set of classes made, as well as issues in Teacher’s Education and
existing Curricula revisited. The goal is to break the boundaries of separated presentation and to emphasize the
unity and coherence of sciences.
Keywords:
Interdisciplinarity, Teacher formation, School curricula.
1. Introduction: Why Consider an
Interdisciplinary Perspective for this
Problem?
The separation of disciplines in science, now consolidated
into well-known cases (Physics, Chemistry, Biology and
so on) is a process that started with intensity in the
19th century[1]. All the classical antiquity and several
centuries following considered the study of nature in a
broader sense, and many thinkers contributed to the
human knowledge from what would be today consider,
”different disciplines”, at that time quite related and
unified. While it is clear that specialization favored a
deeper understanding of a myriad of problems, it also
created disjoint fields and precluded a wider vision of
sciences. The effects on contemporary education are very
visible, there is an utter fragmentation of the vision of the
students, quenching a synthetic view of the world that
does not encourage a flexible and efficient understanding,
but rather a boxy appreciation of the problems.
Given the crescent complexity and difficulty of the
world in which we live, many efforts have been put to
redesign and update the school curricula, trying to regain
that broader vision of scientific problems and understand
its origin, connections and future possibilities. We believe
that this is an important path forward and should be
encouraged. The unity of all sciences, lost somewhere in
the 19th-20th century can be regained and strengthened
by taking concrete actions in this direction. An interface
called
Astrochemistry
has been addressed for many years,
involving a large number of phenomena related to space
*
Correspondence email address:: [e-mail].
molecules and many other problems. When we come to
the very origin of the Periodic Table, this denomination
seems short: the synthesis of elements inside stars (termed
”stellar alchemy”) is adequate, but still insufficient. The
cosmological aspects and, later on, geophysical issues call
for a more general denomination. We suggest to use for
this merge the name
Cosmogeochemistry
, a composed
name designed to indicate the links between the cosmic
origins of the chemical elements, the issue of the for-
mation of the Earth and planets and the occurrence of
chemical elements that stem from these complex and
ample set of physical processes. By its very nature, this
is a prime example of integration of disjoint subjects into
a single, unifying thread. Its presentation and discussion
would be an important benchmark against the excessive
separation of knowledge in the schools, paving a general
path towards the unity of sciences, as intended. As a very
timely fact, a strong defense of an integrated curriculum
in sciences has been recently published [2], which has a
large overlap with our own views.