Звідки на Землі взялося золото?

У пору економічних криз люди всіма способами намагаються врятувати свої заощадження – наприклад, скуповують золото. Цікаво, що цей метал, як переконалися астрономи, теж народжується в епоху криз, але не земних, а небесних. Комп’ютерні моделі, представлені астрофізиками, свідчать, що ідеальні умови для синтезу золота виникають при трагічні події в світі зірок. В цей час спалахують термоядерні реакції, які породжують багато важкі елементи, в тому числі жаданий метал. Але в надрах яких небесних об’єктів це може відбуватися?

Довгий час вчені припускали, що золото народжується при вибухах наднових зірок. Однак цей сценарій не міг пояснити характер розподілу важких елементів у Всесвіті. Інша справа – зіткнення нейтронних зірок (вони виникають на місці підірваних зірок, якщо ті не перетворилися в чорні діри). За оцінками астрономів, їх тільки в нашій Галактиці близько мільярда, хоча в більшості своїй вони поки не виявлені.

Ці зірки – воістину рай небесний для фізиків. Ні в одній лабораторії світу не можна відтворити умови, які панують там. Перш за все, вражає їх щільність. Речовина в них стисло сильніше, ніж в атомному ядрі. Так що нейтронна зірка діаметром близько 20 кілометрів виявляється в 1,4-3 рази масивніше Сонця. Це означає, що чайна ложка зоряного пилу буде важити близько мільярда тонн – більше, ніж всі люди, які населяють нашу планету, разом узяті.

Звідки взялося на Землі золото?
Ідеальні умови для синтезу золота виникають при трагічні події в світі зірок

Як показують модельні розрахунки, при зіткненні двох нейтронних зірок в навколишній простір миттєво – за тисячну частку секунди! – викидається велика кількість надзвичайно розпеченого зоряної речовини. Його маса в кілька разів перевищує масу Юпітера.

Коли плазма остигає до температури менше 10 мільярдів градусів, в ній починаються ланцюгові реакції, які супроводжуються швидким захопленням великої кількості нейтронів. Це призводить до утворення важких елементів.

Вчені порівняли картину розподілу цих елементів, отриману шляхом моделювання на комп’ютері, і оцінили передбачуване число зіткнень нейтронних зірок. Співвіднесли і переконалися, що саме подібні події, очевидно, і породили велику частину золота, платини, урану, що містяться у Всесвіті. Майже все те золото, заради якого люди гинули століттями, – це золото зірок нейтронних.

Коли ж воно виникло? Як потрапило на нашу планету?

Точний час синтезу золотих запасів Землі можна встановити тільки приблизно. Наприклад, передбачається, що вік цього золота – не більше 10 мільярдів років, адже саме такий вік Чумацького Шляху. Незримі «космічні фабрики» з виробництва дорогоцінних металів відкрилися в нашій Галактиці лише після того, як вона сформувалася. Після того як зірки в ній старилися, вибухали, перетворювалися в чорні діри або нейтронні зірки, а ті час від часу стикалися один з одним. Під громовий акомпанемент цієї «космічної алхімії» різні речовини, що містилися в надрах нейтронних зірок, немов за помахом чарівної палички, перетворювалися в золото. Так що земні багатства (хоча б деякі) удвічі старший за Землю. Їм – майже 10 мільярдів років.

Зрозуміло, атоми золота пройшли довгий шлях, перш ніж потрапили до нас на планету. Багато з них досягли наших палестин ще в ту далеку епоху, коли на місці Сонячної системи оберталася велика туманність з газу і пилу. Поступово порошинки і невеликі крупиці, що містилися в протопланетному диску, стикалися і злипалися, а це призводило до утворення твердих згустків – планетезималей. У них вже містилися крупинки золота.

Планетезимали перетворювалися в протопланети. Коли, нарешті, близько 4,56 мільярда років тому виникла Земля, вона була покрита океаном магми. У ньому і відбувався розподіл хімічних елементів. Так, ще близько 4,5 мільярда років тому, коли земна мантія перебувала в розплавленому стані, що містилися в ній важкі метали, в тому числі золото, занурилися углиб і утворили земне ядро. Мантія ж сформувалася з більш легких елементів – перш за все гірських порід.

За оцінками вчених, сьогодні в надрах нашої планети, на великій глибині, таїться стільки золота, що його запасів вистачить, щоб покрити всю поверхню Землі шаром в 4 метри заввишки. Перед цією апокаліптичної картиною – Земля задихається, скута мертвотним тягарем золота, – меркнуть середньовічні легенди про золотих палацах і вежах Сходу.

Втім, чимало жаданого металу залягає досить близько до поверхні Землі. Мантія нашої планети і її кора містять в десятки тисяч разів більше золота, ніж допускає теорія. Тут також багато платини та інших цінних металів. А адже всі вони ще 4,5 мільярда років тому мали зануритися в глиб Землі. Чому ж золото не кануло в земних надрах, а збереглося прямо у нас під ногами – сіючи одвічні війни серед людей, виплоджуючи злобу і смерть?

Історія появи золотоносних жив тепер, коли ми дізналися, як золото потрапило на нашу планету, стала викликати питання у вчених. Намагаючись розгадати цей «алхимический секрет», Матіас Уілболд і його колеги з Брістольського університету проаналізували зміст вольфраму в пробах, взятих з мантії Землі. Один з його ізотопів – вольфрам-182 – став для них «міткою», що дозволила з’ясувати деякі подробиці геологічної історії планети. Точний аналіз вмісту ізотопу свідчить, що майже у всіх пробах цей показник однаковий. Виняток становлять хіба що найдавніші зразки порід, зібрані в Західній Гренландії. Там концентрація вольфраму-182 помітно вище. Найцікавіше, що ці зразки (їх вік – понад 3,8 мільярда років) відносяться до тієї епохи, коли молода Земля ще не піддалася інтенсивної космічної бомбардуванню.

Чому ж потім цей показник почав знижуватися? Справа в тому, що вольфрам рідко зустрічається в метеоритах. Коли близько 3,8 мільярда років тому в бік Землі потяглося безліч астероїдів, зміст вольфраму в її мантії мимоволі зменшилася. Чим більше метеоритів падало на Землю, поповнюючи її верхні шари, тим нижчим ставав цей показник. Сьогодні він майже повсюдно однаковий. Лише найбільш древні зразки порід, що відносяться до епохи, яка передувала Великої космічної бомбардуванню, зберегли свій колишній хімічний склад.

Зате, за оцінками геологів, за рахунок метеоритів, усіяли поверхню Землі, її маса зросла майже на один відсоток. Ніколи згодом наша планета не додає так різко в вазі. У цьому космічна бомбардування пішла їй на користь.

Як і в іншому: зміст золота та інших дорогоцінних металів у верхніх шарах планети знову збільшилася. Колись вони сипалися з неба буквально градом. Принесені з космосу речовини, в тому числі крупиці золота і платини, відкладалися на поверхні молодої планети, згодом змішуючись з верхніми шарами кори. Вони не могли поринути в глиб Землі, адже її внутрішня структура вже остаточно сформувалася. Як зазначає Матіас Уілболд, «ті самі благородні метали, які відіграють найважливішу роль в нашому господарстві і нашої промисловості, здебільшого виявилися на Землі в результаті випадкового збігу обставин – коли на планету обрушилося близько 20 трильйонів тонн метеоритів». Нехай це і була катастрофа – але з золотим відливом!

Посилання на основну публікацію