Как был изготовлен самый известный на Земле драгоценный металл?
“Не приобретай мир и не теряй душу;
мудрость лучше серебра или золота». - Боб Марли
На протяжении всей письменной истории человечества, возможно, не было такого элемента, столь очаровательного для нашего вида, как золото, которое долгое время считалось высшим символом богатства и красоты и самым очаровательным из всех украшений, восходящих к древности. раз.
Тем не менее, золото находится далеко в верхней части периодической таблицы, на 79-м элементе, что делает его одним из самых тяжелых стабильных, встречающихся в природе элементов во всей Вселенной. Откровенно говоря, только три более тяжелых элемента - Ртуть, Таллий и Свинец - также стабильны.
В то время как водород в нашем мире был создан во время Большого взрыва, а более легкие элементы были созданы в более ранних поколениях звезд и выброшены обратно во Вселенную, происхождение относительно более тяжелых элементов, таких как золото, несколько более удивительным и сложным. В частности, я наткнулся на следующую инфографику, которая превосходно описывает, как это происходит, которой я делюсь с вами (с разрешения) сейчас.
Это не только удивительная история, вы должны понимать, что подавляющее большинство золота во Вселенной скорее всего происходит из этого процесс, а не какой-либо другой. Позвольте мне рассказать вам о космической истории элементов, и мы поговорим о том, откуда, скорее всего, берутся тяжелые элементы , включая золото .
В ранние дни существования Вселенной не было ничего, кроме горячего и плотного моря плазмы: материи и излучения, обладавших такой энергией, что никакие две частицы не могли соединиться вместе, не будучи немедленно снова разорваны на части.. Даже отдельные протоны и нейтроны, как только они найдут друг друга, столкнутся с фотоном, достаточно энергичным, чтобы разорвать их обратно на составляющие их частицы.
Со временем, однако, по мере расширения Вселенной, она также охлаждалась, а это означало, что эти формирующиеся более тяжелые ядра могли оставаться, стабильно, на неопределенное время. Самые легкие элементы во Вселенной - водород, гелий и их различные изотопы (и немного лития) - образовались так: после самого Большого Взрыва.
Но со временем гравитация сотворила свое волшебство, сжав эту уже остывшую материю в плотные молекулярные облака и, в конечном итоге, в первые звезды Вселенной. Состоящие в основном из водорода с небольшим количеством гелия, они известны как звезды населения III: звезды, практически не содержащие элементов тяжелее гелия.
Эти звезды не только синтезировали этот водород в гелий в своих ядрах, но и самые тяжелые из них продолжали сжигать гелий в углерод, а затем сплавлять углерод, кислород, кремний и серу в элементы на всем пути вверх. к железу, никелю и кобальту в их сокровенных ядрах! В конце концов, когда в ядрах этих звезд заканчивается горючее топливо, они коллапсируют и взрываются сверхновой типа II!
Хотя самые внутренние ядра схлопнутся в черную дыру или (чаще) нейтронную звезду, самые внешние слои будут выброшены обратно во Вселенную. Эти слои, богатые водородом, гелием, углеродом, кислородом и некоторыми другими относительно легкими элементами, возвращаются в межзвездную среду, где могут стать частью будущих поколений звезд.
Да, это правда, что тот же самый взрыв, который создает ядро нейтронов, также выбрасывает большое количество нейтронов, позволяя элементам намного тяжелее железа быстро образовываться, достигая всего пути вверх по таблице Менделеева до тяжелых, нестабильные элементы, которые радиоактивно распались здесь, на Земле.
Но недостаточно - когда дело доходит до объяснения Вселенной - просто создать тяжелые элементы; нам нужно создать их в тех пропорциях, в которых мы наблюдаем их существованиеЧто касается относительно более легких элементов, таких как углерод, кислород и кремний, то кажется, что они действительно образовались в результате этого процесса.
Но когда мы смотрим на звезды популяции II, представляющие собой поколения звезд, которые возникают из Вселенной после того, как она была обогащена этими сверхновыми, мы обнаруживаем, что, хотя они богаты этими легкими элементами, они мы ужасно бедны по сравнению с нашим Солнцем, когда речь идет о таких элементах, как железо (это всего лишь элемент 26) и тяжелее.
Видите ли, наше Солнце известно как звезда населения I, и оно очень похоже на другие звезды в плоскости нашей галактики и на все спиральные галактики, если уж на то пошло. Это правда, что в ней даже больше углерода, азота, кислорода и кремния, чем в звездах населения II, что указывает на то, что было даже больше поколений звезд, которые жили, сжигали свое топливо, превращались в сверхновые и возвращали этот материал в межзвездное пространство. до того, как был создан наш мир. Но соотношение действительно тяжелых элементов - от железа и олова до золота и выше - необъяснимо выше, чем могут объяснить эти сверхмассивные звезды, превращающиеся в сверхновые.
Что-то еще должно происходить, чтобы объяснить эти тяжелые элементы. Что-то другое должно создавать эти элементы, и оно должно создавать их не так, как были созданы другие, более легкие элементы!
До недавнего времени все, что у нас было, была теория о том, как.
Космос полон нейтронными звездами, оставшимися от сверхмассивных звезд, сформировавшихся в начале Вселенной; по оценкам, их буквально миллиарды кишат в каждой существующей галактике размером с Млечный Путь. По большей части эти нейтронные звезды единственные в своей звездной системе, но время от времени они когда-то были частью двойной или тройной системы, где две звезды были достаточно массивными, чтобы оставить позади нейтронные звезды.
Мы знаем, что это правда, потому что иногда нейтронные звезды излучают лучи радиоэнергии, которые «пульсируют» на нас при вращении: это и есть пульсары. И прямо здесь, в нашей собственной галактике, мы обнаружили свидетельство двойной системы, в которой обе звезды являются нейтронными звездами, которые пульсируют на нас: двойной пульсар!
www.youtube.com/watch?v=USuU5YacPZ8
Как вы думаете, что происходит, когда сталкиваются две нейтронные звезды, то есть два объекта, масса которых приблизительно равна массе Солнца, размером с город среднего размера и полностью состоят из нейтронов? друг с другом?
Ну и результат катастрофический! Они могут (или не могут) оставить после себя черную дыру, но что определенно происходит, так это то, что эти нейтронные звезды разрушаются всего за долю секунды, выбрасывая во Вселенную тяжелые элементы, оцениваемые в тысячи земных масс! Именно отсюда поступает большая часть золота, платины, ртути, свинца и урана во Вселенной, а также практически все запасы этих элементов на Земле.
Когда вы считаете все поколения звезд, которые жили и умирали, чтобы создать элементы на Земле, вам лучше не забывать о нейтронных звездах - звездах, которые умерли дважды: один раз в сверхновой и один раз в гамма-диапазоне. -ray-burst - когда вы думаете о тяжелых элементах!
Подсчитано, что в типичной галактике, похожей на Млечный Путь, подобное событие происходит каждые 10 000-100 000 лет, а это означает, что было где-то около от ста тысяч до миллионаэтих слияний нейтронных звезд, происходящих в нашей галактике и обогащающих ее самыми тяжелыми элементами, до образования нашей Солнечной системы.
Очень редко можно увидеть популярную инфографику, созданную неспециалистом, которая настолько точна с научной точки зрения (единственное, что я бы изменил, так это то, что золото, вероятно, стоит около 20 масс Луны, в частности, созданный в результате такого слияния, а не 20 земных масс; вокруг много элементов), так что респект А. Дж. за хорошо выполненную работу. И, конечно же, отдельное спасибо за то, что позволили мне поделиться им с вами. И это космическая история не только золота, но и всех тяжелых элементов, присутствующих сегодня в нашем мире!
Есть комментарий? Оставьте это на форуме Starts With A Bang в Scienceblogs!