Звідки все золото світу
Золото - дитя зіткнень зірок. Підтвердження цієї гіпотези знайшли вчені з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики в Кембриджі під керівництвом Едо Бергера, коли проаналізували результати зафіксованого гамма-сплеску на відстані близько 4 мільярдів світлових років від Землі.
Гамма-сплеск був пов'язаний із зіткненням двох нейтронних зірок і подальшим вибухом. Саме цей супервзрив породив золото масою в кілька наших Лун, а також інші важкі метали.
Називати вартість цього золота в наших грошових одиницях безглуздо - 10 октальонов доларів просто неможливо уявити. Але стає зрозуміло - де знаходиться місце, яке насичує наш Всесвіт золотом.
Зараз науці достеменно відомо, як виникає більшість термоядерних реакцій в надрах зірок. Найпростіша реакція - це злиття ядер водню в ядро гелію. Коли почне «горіти» гелій, то може з'явитися вуглець, а коли і він «загориться» в термоядерному полум'я, то будуть утворюватися ядра магнію, натрію, кисню, алюмінію, кремнію. Коли «загориться» кремній, можна буде сказати, що паливо для термоядерного «багаття» закінчується, - так як перетворення кремнію в сірку і аргон - останні реакції, які виділяють тепло. Подальша ланцюжок перероджень елементів вже його поглинає - і пов'язано це вже з появою заліза.
Спектральні лінії основних елементів Сонця. Спектр, огрублений з метою наочності, - в реальності ліній багато більше, і одна з них відноситься до золота
У житті багатьох зірок настає момент (настане він і у Сонця), коли водень в їх центральній частині закінчується. Зірка починає розпухати і перетворюється на червоного гіганта. І ось у зовнішніх оболонках таких зірок легкі елементи починають захоплювати нейтрони, що йдуть з надр зірки, і утворювати ядра все більш важких елементів. Ці елементи виносяться із зоряним вітром в навколишнє середовище.
Ну а потім, «вигорить», зірка перетвориться на білого карлика, ззовні оточеного остигає оболонками, які багаті важкими елементами. І ці хмари розсіяного газу знову можуть стати частиною нових зірок. Саме тому зірки, що сформувалися ближче до центру Галактики, де панує справжня зоряна штовханина, містять важких елементів більше, ніж ті, що виникли на галактичної периферії.
Але, на жаль, астрофізики не могли досі пояснити, звідки все ж береться золото у Всесвіті в існуючих кількостях, хоча і розуміли, які умови потрібні для його «виробництва». Мало того: більше 70 років тому фізики вже спробували його зробити, по суті, моделюючи зоряний процес в лабораторних умовах.
Ще в 1940 році американські фізики А. Шерр і К. Т. Бейнбрідж з Гарвардського університету почали опромінювати нейтронами сусідні з золотом елементи - ртуть і платину. І цілком очікувано, опромінюючи ртуть, отримали ізотопи золота з масовими числами 198, 199 і 200. Їх відмінність від природного природного Au-197 в тому, що ізотопи нестійкі і, випускаючи бета-промені, максимум за кілька днів знову перетворюються в ртуть з масовими числами 198, 199 і 200.
Однак розрахунки показали, що якщо взяти 50 кг природного ртуті, то в ній буде всього 74 грами ртуті-196. Для трансмутації в золото реактор може дати потік нейтронів 10 в 15-го ступеня нейтронів на кв. см в секунду. З урахуванням того, що в 74 г ртуті-196 міститься близько 2,7 на 10 в 23-й ступеня атомів, для повної трансмутації ртуті в золото треба було б чотири з половиною роки. Це синтетичні золото коштує нескінченно дорожче золота з землі. Але це означало, що для утворення золота в космосі теж потрібні гігантські потоки нейтронів. І вибух двох нейтронних зірок як раз все пояснював.
Нейтронні зірки - унікальні об'єкти, які утворюються у фінальній стадії існування масивних зірок. Описати їх вкрай важко - це кулі з нейтронів, оточені корою ядер важких елементів. Щільність нейтронного речовини неймовірна - щось близько 280 мільйонів тонн в кубічному сантиметрі! Вся маса Сонця уміщається в кулі діаметром 15-20 кілометрів. Впусти наперсток такого речовини на землю - і він проколе її до ядра.
Саме зіткнення таких монстрів створювало ідеальні умови для утворення важких металів, зокрема золота.
Цю ідею запропонував ще в 1970-х роках Джеймс Латтімер, в той час, коли наукове співтовариство вважало, що важкі елементи утворюються під час колапсу масивних зірок. Однак у Латтімер в той час не було технічних можливостей підтвердити свою точку зору. Та й зараз він з обережністю ставиться до інтерпретацій Бергера, вважаючи, що потрібні нові, додаткові наукові місії і спостереження, які і повинні підтвердити його теорію, хоча це швидше традиційна скептична позиція справжнього вченого, яка побоюється випадкових збігів і шукає доказів.
Так художники зображують зіткнення нейтронних зірок
У класичній теорії утворення планет з пилової туманності є дуже слизький момент, а саме - перетворення згустків пилу в розпечені від нескінченних ударів планети. Начебто все логічно, але є одна заковика: якщо планета стане розплавленим кулею, то все важкі метали повинні зібратися в його центральній частині. Ми знаємо за даними сейсмічних методів, що в центрі Землі є важке металеве ядро, яке і забезпечує магнітне поле навколо нашої планети. В основі своїй воно повинно бути з заліза, але там же сконцентровано і все золото, спочатку міститься в тілі нашої планети.
Але це не так: ми знаємо, що на поверхні Землі буває самородне, россипное і корінне золото, а ще значна його кількість розчинено в водах Світового океану. Чому ж воно все не перемістилося в центр планети в той період, коли Земля була розпеченій краплею?
Відповідь на це питання знайшли фахівці Брістольського університету під керівництвом Маттіаса Віллболд. Спочатку вони знайшли найдавнішу земну кору на планеті в Гренландії, де знаходиться геологічна формація Ісуа. Цією формації, на думку вчених, близько 3,8 мільярда років, це фрагмент найдавнішої земної кори, що утворилася на остигає планеті. Тут були взяті зразки для визначення вмісту в них важких елементів.
Таким чином, ми зобов'язані своїми золотими запасами справжньому потоку цінних елементів, які опинилися на поверхні планети завдяки масованому астероїдної «бомбардуванні». Потім в ході розвитку Землі протягом останніх мільярдів років золото вступило в круговорот порід, з'являючись на її поверхні і знову ховаючись в глибинах верхньої мантії. Але тепер йому шлях до ядра закритий, і велика кількість цього золота просто приречене виявитися в наших руках.
Але я хочу звернути вашу увагу на інший факт. Ми всі перебуваємо з вуглецю, кисню, заліза та інших складних елементів, які утворилися в надрах палаючих і вибухають зірок. І золото - наш брат по зірці-матері. Може, тому ми його так любимо?
"Найпростіша реакція - це злиття ядер водню в ядро гелію. Коли почне« горіти »гелій, то може з'явитися вуглець, а коли і він« загориться »в термоядерному полум'я, то будуть утворюватися ядра магнію, натрію, кисню, алюмінію, кремнію. коли «загориться» кремній, можна буде сказати, що паливо для термоядерного «багаття» закінчується, - так як перетворення кремнію в сірку і аргон - останні реакції, які виділяють тепло.
Подальша ланцюжок перероджень елементів вже його поглинає - і пов'язано це вже з появою заліза. "
Чому саме ці переродження не зважають основними постачальниками золота? Що з того що вони поглинають тепло - адже тепла для цього в зірках предостатньо?
У тексті написано - більш важкі метали утворюються в оболонках зірок в потоці нейтронного випромінювання. Інша справа, що його потужності не вистачає.