Γιατί υπάρχει τόσος χρυσός στο γνωστό σύμπαν;

Υπάρχει πάρα πολύς χρυσός στο σύμπαν, ή τουλάχιστον στην περιοχή που ζούμε. Ίσως αυτό δεν είναι πρόβλημα, γιατί εκτιμούμε πολύ τον χρυσό. Το θέμα είναι ότι κανείς δεν ξέρει από πού προήλθε. Και αυτό ιντριγκάρει τους επιστήμονες.

Επειδή η γη ήταν λιωμένη τη στιγμή που σχηματίστηκε, σχεδόν όλος ο χρυσός στον πλανήτη μας εκείνη την εποχή πιθανότατα βυθίστηκε στον πυρήνα του πλανήτη. Ως εκ τούτου, θεωρείται ότι το μεγαλύτερο μέρος του χρυσού που βρέθηκε σε φλοιός της γης και ο μανδύας μεταφέρθηκε στη Γη αργότερα από κρούσεις αστεροειδών κατά τη διάρκεια του Ύστερου Βαρύ Βομβαρδισμού, περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια πριν.

Για παράδειγμα κοιτάσματα χρυσού στη λεκάνη του Witwatersrand στη Νότια Αφρική, τον πλουσιότερο γνωστό πόρο χρυσός στη γη, Χαρακτηριστικό. Ωστόσο, αυτό το σενάριο αμφισβητείται επί του παρόντος. Χρυσοφόροι βράχοι του Witwatersrand (1) στοιβάστηκαν μεταξύ 700 και 950 εκατομμυρίων ετών πριν από την πρόσκρουση ο μετεωρίτης Vredefort. Σε κάθε περίπτωση, μάλλον ήταν άλλη μια εξωτερική επιρροή. Ακόμα κι αν υποθέσουμε ότι ο χρυσός που βρίσκουμε στα κοχύλια προέρχεται από μέσα, πρέπει επίσης να έχει έρθει από κάπου μέσα.

1. Χρυσοφόρα πετρώματα της λεκάνης Witwatersrand στη Νότια Αφρική.

Από πού λοιπόν προήλθε αρχικά όλος ο χρυσός μας και όχι ο δικός μας; Υπάρχουν πολλές άλλες θεωρίες σχετικά με τις εκρήξεις σουπερνόβα τόσο ισχυρές που τα αστέρια ανατρέπονται. Δυστυχώς, ακόμη και τέτοια περίεργα φαινόμενα δεν εξηγούν το πρόβλημα.

πράγμα που σημαίνει ότι είναι αδύνατο να γίνει, αν και οι αλχημιστές προσπάθησαν πριν από πολλά χρόνια. Παίρνω γυαλιστερό μέταλλοεβδομήντα εννέα πρωτόνια και 90 έως 126 νετρόνια πρέπει να συνδέονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν έναν ομοιόμορφο ατομικό πυρήνα. Αυτό . Μια τέτοια συγχώνευση δεν συμβαίνει αρκετά συχνά, ή τουλάχιστον όχι στην άμεση κοσμική γειτονιά μας, για να το εξηγήσει. τεράστιος πλούτος χρυσούπου βρίσκουμε στη Γη και μέσα. Νέα έρευνα έδειξε ότι οι πιο κοινές θεωρίες για την προέλευση του χρυσού, δηλ. Οι συγκρούσεις άστρων νετρονίων (2) επίσης δεν παρέχουν εξαντλητική απάντηση στο ερώτημα του περιεχομένου του.

Ο χρυσός θα πέσει στη μαύρη τρύπα

Τώρα είναι γνωστό ότι τα πιο βαριά στοιχεία σχηματίζεται όταν οι πυρήνες των ατόμων στα αστέρια συλλαμβάνουν μόρια που ονομάζονται νετρόνια. Για τα περισσότερα παλιά αστέρια, συμπεριλαμβανομένων αυτών που βρίσκονται σε νάνοι γαλαξίες Από αυτή τη μελέτη, η διαδικασία είναι γρήγορη και επομένως ονομάζεται "r-process", όπου το "r" σημαίνει "γρήγορη". Υπάρχουν δύο καθορισμένες θέσεις όπου λαμβάνει χώρα η διαδικασία θεωρητικά. Η πρώτη πιθανή εστίαση είναι μια έκρηξη σουπερνόβα που δημιουργεί μεγάλα μαγνητικά πεδία - μια μαγνητοστροφική σουπερνόβα. Το δεύτερο ενώνεται ή συγκρούεται δύο αστέρια νετρονίων.

Δείτε την παραγωγή βαριά στοιχεία στους γαλαξίες Γενικά, οι επιστήμονες του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνια τα τελευταία χρόνια έχουν μελετήσει αρκετά οι πλησιέστεροι νάνοι γαλαξίες από Τηλεσκόπιο Keck βρίσκεται στο Mauna Kea, Χαβάη. Ήθελαν να δουν πότε και πώς σχηματίστηκαν τα βαρύτερα στοιχεία στους γαλαξίες. Τα αποτελέσματα αυτών των μελετών παρέχουν νέα στοιχεία για τη θέση ότι οι κυρίαρχες πηγές διεργασιών στους νάνους γαλαξίες προκύπτουν σε σχετικά μεγάλες χρονικές κλίμακες. Αυτό σημαίνει ότι βαριά στοιχεία δημιουργήθηκαν αργότερα στην ιστορία του σύμπαντος. Δεδομένου ότι οι μαγνητοστροφικοί σουπερνόβα θεωρούνται φαινόμενο του προγενέστερου σύμπαντος, η υστέρηση στην παραγωγή βαρέων στοιχείων δείχνει τις συγκρούσεις άστρων νετρονίων ως την κύρια πηγή τους.

Φασματοσκοπικά σημάδια βαρέων στοιχείων, συμπεριλαμβανομένου του χρυσού, παρατηρήθηκαν τον Αύγουστο του 2017 από ηλεκτρομαγνητικά παρατηρητήρια στο συμβάν συγχώνευσης άστρων νετρονίων GW170817 αφού το γεγονός επιβεβαιώθηκε ως συγχώνευση αστεριών νετρονίων. Τα τρέχοντα αστροφυσικά μοντέλα υποδεικνύουν ότι ένα γεγονός συγχώνευσης άστρων νετρονίων παράγει μεταξύ 3 και 13 μάζες χρυσού. περισσότερο από όλο το χρυσό στη γη.

Οι συγκρούσεις άστρων νετρονίων δημιουργούν χρυσό, επειδή συνδυάζουν πρωτόνια και νετρόνια σε ατομικούς πυρήνες και στη συνέχεια εκτοξεύουν τους βαρείς πυρήνες που προκύπτουν σε χώρος. Παρόμοιες διεργασίες, οι οποίες επιπλέον θα παρείχαν την απαιτούμενη ποσότητα χρυσού, θα μπορούσαν να συμβούν κατά τις εκρήξεις σουπερνόβα. «Αλλά τα αστέρια με αρκετή μάζα ώστε να παράγουν χρυσό σε μια τέτοια έκρηξη μετατρέπονται σε μαύρες τρύπες», δήλωσε στο LiveScience ο Chiaki Kobayashi (3), αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Hertfordshire στο Ηνωμένο Βασίλειο και επικεφαλής συγγραφέας της τελευταίας μελέτης για το θέμα. Έτσι, σε ένα κανονικό σουπερνόβα, ο χρυσός, ακόμα κι αν σχηματιστεί, απορροφάται στη μαύρη τρύπα.

3. Chiaki Kobayashi του Πανεπιστημίου του Hertfordshire

Τι γίνεται με αυτά τα περίεργα σουπερνόβα; Αυτό το είδος της έκρηξης αστέρων, το λεγόμενο σουπερνόβα μαγνητοστροφική, ένα πολύ σπάνιο σουπερνόβα. ετοιμοθάνατο αστέρι στριφογυρίζει τόσο γρήγορα μέσα του και περιβάλλεται από αυτό ισχυρό μαγνητικό πεδίοότι κύλησε μόνο του όταν εξερράγη. Όταν πεθαίνει, το αστέρι απελευθερώνει καυτούς λευκούς πίδακες ύλης στο διάστημα. Επειδή το αστέρι είναι γυρισμένο από μέσα προς τα έξω, οι πίδακες του είναι γεμάτοι χρυσούς πυρήνες. Ακόμη και τώρα, τα αστέρια που αποτελούν τον χρυσό είναι ένα σπάνιο φαινόμενο. Ακόμα πιο σπάνια είναι τα αστέρια που δημιουργούν χρυσό και τον εκτοξεύουν στο διάστημα.

Ωστόσο, σύμφωνα με τους ερευνητές, ακόμη και η σύγκρουση άστρων νετρονίων και μαγνητοστροφικών σουπερνόβα δεν εξηγεί από πού προήλθε μια τέτοια αφθονία χρυσού στον πλανήτη μας. «Οι συγχωνεύσεις αστεριών νετρονίων δεν είναι αρκετές», λέει. Κομπαγιάσι. «Και δυστυχώς, ακόμη και με την προσθήκη αυτής της δεύτερης πιθανής πηγής χρυσού, αυτός ο υπολογισμός είναι λάθος».

Είναι δύσκολο να προσδιοριστεί ακριβώς πόσο συχνά μικροσκοπικά αστέρια νετρονίων, που είναι πολύ πυκνά απομεινάρια αρχαίων σουπερνόβα, συγκρούονται μεταξύ τους. Αλλά αυτό μάλλον δεν είναι πολύ συνηθισμένο. Οι επιστήμονες το έχουν παρατηρήσει μόνο μία φορά. Οι εκτιμήσεις δείχνουν ότι δεν συγκρούονται αρκετά συχνά για να παραχθεί ο χρυσός που βρέθηκε. Αυτά είναι τα συμπεράσματα της κυρίας Κομπαγιάσι και τους συναδέλφους του, που δημοσίευσαν τον Σεπτέμβριο του 2020 στο The Astrophysical Journal. Αυτά δεν είναι τα πρώτα τέτοια ευρήματα από επιστήμονες, αλλά η ομάδα του έχει συλλέξει έναν αριθμό ρεκόρ ερευνητικών δεδομένων.

Είναι ενδιαφέρον ότι οι συγγραφείς εξηγούν με κάποιες λεπτομέρειες την ποσότητα των ελαφρύτερων στοιχείων που βρίσκονται στο σύμπαν, όπως ο άνθρακας ¹²C, και επίσης βαρύτερο από χρυσό, όπως το ουράνιο ²³⁸U. Στα μοντέλα τους, οι ποσότητες ενός τέτοιου στοιχείου όπως το στρόντιο μπορούν να εξηγηθούν από τη σύγκρουση των άστρων νετρονίων και το ευρώπιο από τη δραστηριότητα των μαγνητοστροφικών σουπερνόβα. Αυτά ήταν τα στοιχεία που οι επιστήμονες συνήθιζαν να δυσκολεύονται να εξηγήσουν τις αναλογίες εμφάνισής τους στο διάστημα, αλλά ο χρυσός, ή μάλλον, η ποσότητα του, εξακολουθεί να είναι ένα μυστήριο.