Интересную и продуманную гипотезу возникновения запасов драгоценного металла на Земле выдвинули английские ученые. Они считают, что золото возникло в результате метеоритных дождей.
Мысль о том, что золото пришло к нам из космоса, кажется поначалу чем-то из области научной фантастики, но, оказывается, специалистам удалось найти подтверждение данному факту. Ультраточный анализ некоторых из самых старых образцов горных пород на Земле был проведен в университете Бристоля. И этот анализ доказал то, что запасы драгоценных металлов на планете возникли в результате бомбардировки Земли метеоритами примерно 200 миллионов лет назад. Исследование было опубликовано в крупнейших геологических СМИ.
Итак, в чем суть идеи?
В процессе формирования Земли расплавленное железо собиралось в центр планеты, создавая ядро. Это произошло и с драгоценными металлами — с такими, как золото и платина.
На самом деле, в ядре содержится столько драгоценных металлов, что ими можно покрыть всю поверхность планеты слоем в 4 метра.
Золото ушло в недра. И поверхность осталась лишенной блеска. Тем не менее, драгметаллов в толще почвы довольно много. Это как раз результат метеоритных дождей, которые разразились после формирования ядра планеты. Они привели мантию Земли в беспокойство, и золото поднялось к поверхности.
Чтобы проверить эту гипотезу, доктор Маттиас Уилболд и профессор Тим Эллиот из Бристольского университета проанализировали горные породы Гренландии, которым около 4 миллиардов лет. Эти древние породы — будто окно в прошлое, в состав нашей планеты вскоре после образования ядра, но до предполагаемой метеоритной бомбардировки.
Исследователи нашли в этих образцах вольфрам — крайне редкий элемент (на 1 грамм породы — одна демятимиллионная грамма вольфрама). Этот металл тоже должен был уходить вглубь планеты, к ядру. Это подтвердилось: чем образец был «моложе», тем меньше в нем было содержание вольфрама.
Как рассказал доктор Уилболд, метеориты буквально «перемешали» состав мантии земли и вывели драгоценные и некоторые прочие металлы ближе к поверхности. Далее пошли геологические процессы, в итоге которых сформировались континенты, и драгметаллы сконцентрировались в некоторых местах (где их добывают сегодня).
«Наше исследование показывает, что большинство из драгоценных и редкоземельных металлов возникли благодаря счастливой случайности, когда на Землю упали около 20 миллиардов тонн астероидного материала», - подчеркнул Уилборд.
Но откуда взялось золото?
Можно ответить, что «из космоса», но это слишком упрощенная версия, скрывающая полную историю. Да, такие звезды как наше Солнце, способствуют соединению легких элементов в более тяжелые, но в результате получается лишь небольшая их группа: гелий, углерод, азот, кислород, а также неон, магний, кремний, сера, железо, никель и кобальт. Ядерный синтез, - по крайней мере, как он в целом понимается, - лежит в основе происхождения небольшого количества элементов, которые можно найти на Земле.
Причина этого проста: существует несколько типов реакций, которые могут возникать при различных температурах:
- Горение водорода может привести к образованию гелия, или может превратить углерод в азот, кислород, а затем обратно в углерод, в конце концов, получив гелий. Наше Солнце создает эти элементы;
- Горение гелия, которое происходит в звездах-красных гигантах (которой станет наше Солнце через 5-7 млрд. лет), превращает гелий в углерод, а затем, может добавить дополнительные атомы гелия для создания кислорода, неона, магния и т.д.
Более высокие температуры могут привести к сгоранию углерода, которое происходит только в звездах, превосходящих по массе наше Солнце во много раз. Сгорание углерода уступает место сжиганию кислорода, силикона, а в результате получается зола из железа, никеля и кобальта.
Заметьте, что ни одна из этих реакций не создает золото! Тем не менее, будет ли звезда похожей на наше Солнце или во много раз массивнее, у нее все-таки есть шанс для создания драгоценного космического элемента.
Когда в звезде не остается водорода в ядре, то оно сжимается и нагревается. В звездах, которые, по крайней мере, на 40% столь же массивны, что и наше Солнце, температура достигнет достаточных уровней, чтобы произвести гелий, что позволит звезде превратиться в красного гиганта. Производство гелия приводит к тому, что звезда сократится примерно в несколько сотен раз по сравнению с ее первоначальным размером, увеличив свою энергию в несколько раз. В таких ядерных процессах, возникнут свободные нейтроны, позволяющие медленно накапливаться тяжелым элементам, один за другим. Этот процесс создает элементы вплоть до 82-83 порядкового номера (свинец и висмут) в периодической таблице в относительно небольших количествах, но на этом все.
Когда звезда окончательно исчерпает топливо в своем ядре, то она превратится в «маленького» белого карлика, выбрасывая свои внешние, обогащенные слои в межзвездную среду. Небольшое количество космического золота поступает из планетарных туманностей, что является конечным состоянием элементов, которые остаются после звезд во Вселенной.
Если звезда слишком массивная, и производит в ядре железно-никелево-кобальтовую золу, то ядро, в конце концов, взорвется, порождая сверхновую звезду.
Эта реакция создает либо нейтронную звезду, либо черную дыру, а также вызывает реакцию слияния во внешних слоях, которая раздувает звезду. Однако, помимо раздувания звезды, она также производит огромное количество свободных нейтронов и в очень быстром темпе. В то время как красные гиганты добавляют по одному нейтрону к элементам, а сверхновые могут добавлять 5-7 нейтронов одновременно к элементу, позволяя создавать более тяжелые элементы и в гораздо большем количестве. В результате в обогащенных остатках сверхновой создаются материалы, необходимые для формирования богатой, разнообразной, каменистой планеты, такой как Земля.
Больше всего космического золота создается благодаря сверхновым звездам, а не из планетарных туманностей, но есть еще один, эффективный «метод» производства желтого металла.
Две нейтронные звезды порой сталкиваются друг с другом. Это чаще всего происходит, когда две огромные звезды погибают при взрывах сверхновых, а их остатки в форме нейтронных звезд сжимаются и сливаются. Когда это происходит, то возникает гамма-всплеск и они объединяются, чтобы образовать черную дыру. Вернее, около 96% их массы сливается, чтобы образовать черную дыру, но оставшаяся часть этой массы выбрасывается в космос. Это событие приводит к всплескам гамма-лучей, а компоненты нейтронной звезды, которые выбрасываются, обычно представляют собой самые тяжелые элементы из всех, включая золото.
Фактически, одно слияние нейтронных звезд может создать золото в объеме 20 масс нашей Луны, а это значит, что даже если могут быть в тысячи раз больше сверхновых и планетарных туманностей, чем слияний нейтронных звезд, - последние являются основным источником элементов с самым большим атомным весом в периодической таблице, а именно, золота, платины, вольфрама, а также радиоактивных элементов, таких как торий и уран.
Материал астрофизика Этан Сигель из сайта «forbes.com».
