Золото – химический элемент, который легко узнать по его желтому металлическому цвету. Он ценен своей редкостью, стойкостью к коррозии, электропроводностью, пластичностью, пластичностью и красотой. Если вы спросите людей, откуда берется золото, большинство ответит, что вы добываете его в шахте, собираете хлопья в ручье или добываете его из морской воды. Однако истинное происхождение элемента предшествует формированию Земли.
Ключевые выводы: как образуется золото?
- Ученые считают, что все золото на Земле образовалось в результате столкновений сверхновых и нейтронных звезд, которые произошли до образования Солнечной системы. В этих событиях золото образовалось во время r-процесса.
- Золото опустилось до ядра Земли во время формирования планеты. Сегодня оно доступно только из-за бомбардировки астероидов.
- Теоретически возможно образование золота в ядерных процессах синтеза, деления и радиоактивного распада. Ученым проще всего трансмутировать золото, бомбардируя более тяжелый элемент ртуть и производя золото путем распада.
- Золото нельзя получить с помощью химии или алхимии. Химические реакции не могут изменить количество протонов в атоме. Число протонов или атомный номер определяет идентичность элемента.
Естественное образование золота
Пока ядерный синтез внутри Солнца производит много элементов, Солнце не может синтезировать золото. Значительная энергия, необходимая для производства золота, возникает только тогда, когда звезды взрываются сверхновой или когда сталкиваются нейтронные звезды. В этих экстремальных условиях тяжелые элементы образуются в результате быстрого процесса захвата нейтронов или r-процесса.
Делает золото из мусора
Где находится золото?
Все золото, найденное на Земле, получено из обломков мертвых звезд. По мере формирования Земли тяжелые элементы, такие как железо и золото, опускались к ядру планеты. Если бы не произошло другого события, в земной коре не было бы золота. Но около 4 миллиардов лет назад на Землю обрушились удары астероидов. Эти удары всколыхнули более глубокие слои планеты и заставили немного золота проникнуть в мантию и кору.
Некоторое количество золота можно найти в горных породах. Он встречается в виде хлопьев, как чистый самородный элемент, и с серебром в составе природного сплава электрум. Эрозия освобождает золото от других минералов. Поскольку золото тяжелое, оно тонет и накапливается в руслах ручьев, аллювиальных отложениях и в океане.
Землетрясения играют важную роль, так как сдвигающийся разлом быстро разжимается. богатая минералами вода. Когда вода испаряется, жилы кварца и золота откладываются на поверхности горных пород. Аналогичный процесс происходит в вулканах.
Сколько золота в мире?
Количество золота, извлеченного из Земли, составляет крошечную долю от ее общей массы.. В 2016 году Геологическая служба США (USGS) оценила, что с момента зарождения цивилизации было произведено 5 726 000 000 тройских унций или 196 320 тонн США. Около 85% этого золота остается в обращении. Поскольку золото очень плотное (19,32 грамма на кубический сантиметр), оно не занимает много места для своей массы. Фактически, если вы расплавите все золото, добытое на сегодняшний день, вы получите куб диаметром около 60 футов!
Откуда на самом деле появилось ЗОЛОТО? Шокирующая правда!
Тем не менее, золото составляет несколько частей на миллиард массы земной коры. Хотя добыча большого количества золота экономически нецелесообразна, в верхнем километре поверхности Земли находится около 1 миллиона тонн золота. Содержание золота в мантии и ядре неизвестно, но оно намного превышает количество в коре.
Синтез элементного золота
Попытки алхимиков превратить свинец (или другие элементы) в золото не увенчались успехом, потому что никакая химическая реакция не может превратить один элемент в другой. Химические реакции включают перенос электронов между элементами, в результате чего могут образовываться разные ионы элемента, но количество протонов в ядре атома определяет его элемент. Все атомы золота содержат 79 протонов, поэтому атомный номер золота равен 79.
Создание золота не так просто, как прямое добавление или вычитание протонов из других элементов. Самый распространенный метод превращения одного элемента в другой (трансмутация) – это добавление нейтронов к другому элементу. Нейтроны изменяют изотоп элемента, потенциально делая атомы достаточно нестабильными, чтобы разрушиться в результате радиоактивного распада.
Японский физик Хантаро Нагаока впервые синтезировал золото, бомбардируя ртуть нейтронов в 1924 году. Хотя превратить ртуть в золото проще всего, золото можно получить из других элементов – даже из свинца! Советские ученые случайно превратили свинцовую защиту ядерного реактора в золото в 1972 году, а Гленн Сиборд преобразовал след золота из свинца в 1980 году.
Взрывы термоядерного оружия производят захват нейтронов аналогичен r-процессу в звездах. Хотя такие события не являются практическим способом синтеза золота, ядерные испытания действительно привели к открытию тяжелых элементов эйнштейний (атомный номер 99) и фермия (атомный номер 100).
Источники
- МакХью, Дж. Б. (1988). «Концентрация золота в природных водах». Журнал геохимических исследований . 30 (1–3): 85–94. DOI: 10.1016/0375-6742 (88) 90051-9
- Мите, А. (1924). “Der Zerfall des Quecksilberatoms”. Die Naturwissenschaften . 12 (29): 597–598. doi: 10.1007/BF01505547
- Сигер, Филип А .; Фаулер, Уильям А .; Клейтон, Дональд Д. (1965). «Нуклеосинтез тяжелых элементов путем захвата нейтронов». Серия дополнений к астрофизическому журналу . 11: 121. doi: 10.1086/190111
- Sherr, R .; Бейнбридж, К. Т. и Андерсон, Х. Х. (1941). «Трансмутация Меркурия быстрыми нейтронами». Физический осмотр . 60 (7): 473–479. DOI: 10.1103/PhysRev.60.473
- Уиллболд, Маттиас; Эллиотт, Тим; Мурбат, Стивен (2011). «Изотопный состав вольфрама мантии Земли до конечной бомбардировки». Природа . 477 (7363): 195–8. doi: 10.1038/nature10399
Источник: recture.ru
Откуда берется золото?
Золото. При этом слове у многих захватывает дух. Для того, чтобы владеть им, люди были готовы практически на всё: на воровство, убийство, предательство. Жажда обогащения золотом заставляла народы устраивать кровопролитные войны. А что представляет собой этот драгоценный металл?
Как он образуется и почему имеет такую ценность и власть над людьми? Ответить на эти вопросы не так уж и легко.
Золото сегодня добывают в больших количествах, ведь оно ценится так же высоко, как и сотни лет назад
Как образуется золото?
Учёные до сих пор не могут дать однозначного ответа на вопрос о происхождении золота.
Основная версия заключается в том, что самородки создаются водами, которые протекают в недрах земли. В них содержится большое количество солей металлов. Эта жидкость с различными примесями, нагретая до высоких температур раскаленными горными породами находится на большой глубине. Поднимаясь на поверхность, она постепенно остывает.
При этом примеси оседают в трещинах горных пород, кварцевых жилах. Так появляются самородки. Но предположение о том, что золото образуется именно этим способом, не исключает и других версий о его происхождении.
Некоторые месторождения, которые мы открываем только сейчас, сформировались уже очень давно. Существуют и такие, которые образовались даже не миллионы, а миллиарды лет назад.
Из чего состоит золото?
У нас сложилось мнение, что самородки должны быть ярко-жёлтого цвета. Но золото не встречается в природе в чистом виде. Поэтому в зависимости от наличия остальных компонентов, оно может иметь различные оттенки – от зеленоватого до красного. Обычно самородки состоят из смеси золота, серебра и других элементов. Золото и серебро в самородках составляют около 50% всех веществ, входящих в их состав.
Свойства золота
Отношение людей к золоту определяется его замечательными свойствами. Этот драгоценный метал не темнеет, не окисляется и не растворяется в таких агрессивных веществах, как щёлочь и кислота.
Но, наверное, главное положительное качество золота – великолепный блеск и цвет. Золото имеет необычный красивый желтый, оранжевый или белый цвет. А при правильном уходе драгоценные украшения, изготовленные из этого металла, будут долго радовать глаз. И это, не говоря уже о способности золота ослепительно блестеть на солнце. Если учесть эти качества драгоценного метала, то можно если не оправдать, то хотя бы отчасти понять людей, шедших на преступления ради того, чтобы владеть золотом.
Источник: sitekid.ru
Откуда произошло всё золото?
В процессе формирования Земли расплавленное железо спускалось вниз к её центру, чтобы составить её ядро, увлекая с собой большинство драгоценных металлов планеты, таких как золото и платина. Вообще, драгметаллов в ядре хватит на то, чтобы покрыть их слоем четырёхметровой толщины всю поверхность Земли.
Перемещение золота в ядро должно было лишить внешнюю часть Земли этого сокровища. Однако распространённость благородных металлов в силикатной мантии Земли превышает расчётные величины в десятки и тысячи раз. Уже обсуждалась идея о том, что это свалившееся на голову сверхизобилие имеет своей причиной катастрофический метеоритный ливень, который настиг Землю после образования её ядра. Вся масса метеоритного золота, таким образом, вошла в мантию обособленно и не пропала глубоко внутри.
Для проверки этой теории доктор Маттиас Виллболд и профессор Тим Эллиот из Бристольской изотопной группы Школы наук о Земле подвергли анализу собранные в Гренландии профессором Оксфордского университета Стивеном Мурбатом породы, возраст которых насчитывает около 4 миллиардов лет. Эти древние камни дают уникальную картину состава нашей планеты вскоре после формирования ядра, но до предполагаемой метеоритной бомбардировки.
Исследователи установили присутствие в этих камнях изотопов вольфрама. Будучи весьма редким элементом (на килограмм породы приходится всего около 0,1 миллиграмма вольфрама), подобно золоту и другим драгоценным металлам он должен был войти в ядро в момент его формирования. Как и большинство других элементов, вольфрам подразделяется на несколько изотопов – атомов со сходными химическими свойствами, но слегка различающимися массами. По изотопам можно с уверенностью судить о происхождении вещества, а смешивание метеоритов с Землей должно было оставить характерные следы в составе её изотопов вольфрама.
Доктор Виллболд заметил в современной породе сокращение количества изотопа вольфрама-182 на 15 миллионных долей по сравнению с гренландской.
Это небольшое, но многозначительное изменение превосходно согласуется с тем, что и требовалось доказать – что избыток доступного золота на Земле является положительным побочным эффектом метеоритной бомбардировки.
Доктор Виллболд говорит: «Извлечение вольфрама из каменных образцов и анализ с необходимой точностью его изотопного состава были крайне сложной задачей, принимая во внимание небольшое количество имеющегося в камнях вольфрама. Фактически, мы стали первой в мире лабораторией, которая успешно выполнила измерения такого уровня».
Упавшие метеориты смешались с земной мантией в ходе гигантских конвекционных процессов. Задачей-максимум на будущее является выяснение продолжительности этого перемешивания. Впоследствии геологические процессы сформировали континенты и привели к концентрации драгоценных металлов (а также вольфрама) в залежах руды, которая добывается в наши дни.
Доктор Виллболд продолжает: «Результаты нашей работы показывают, что большая часть драгоценных металлов, на которых основывается наша экономика и многие ключевые производственные процессы, была занесена на нашу планету по счастливой случайности, когда Землю накрыло где-то 20 квинтиллионами тонн астероидного вещества».
Откуда все золото мира? Из космоса!
Золото – дитя столкновений звезд. Подтверждение этой гипотезы нашли ученые из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в Кембридже под руководством Эдо Бергера, когда проанализировали результаты зафиксированного гамма-всплеска на расстоянии около 4 миллиардов световых лет от Земли.
Гамма-всплеск был связан со столкновением двух нейтронных звезд и последовавшим взрывом. Именно этот супервзрыв породил золото массой в несколько наших Лун, а также другие тяжелые металлы.
Называть стоимость этого золота в наших денежных единицах бессмысленно – 10 октальонов долларов просто невозможно представить. Но становится понятно – где находится место, которое насыщает нашу Вселенную золотом.
Как рождаются элементы
Сейчас науке доподлинно известно, как проистекает большинство термоядерных реакций в недрах звезд. Самая простая реакция – это слияние ядер водорода в ядро гелия. Когда начнет «гореть» гелий, то может появиться углерод, а когда и он «загорится» в термоядерном пламени, то будут образовываться ядра магния, натрия, кислорода, алюминия, кремния. Когда «загорится» кремний, можно будет сказать, что топливо для термоядерного «костра» заканчивается, – так как превращение кремния в серу и аргон – последние реакции, которые выделяют тепло. Последующая цепочка перерождений элементов уже его поглощает – и связано это уже с появлением железа.
Спектральные линии основных элементов Солнца. Спектр, огрубленный в целях наглядности, – в реальности линий много больше, и одна из них относится к золоту.
В жизни многих звезд наступает момент (наступит он и у Солнца), когда водород в их центральной части заканчивается. Звезда начинает распухать и превращается в красного гиганта. И вот во внешних оболочках таких звезд легкие элементы начинают захватывать нейтроны, идущие из недр звезды, и образовывать ядра все более тяжелых элементов. Эти элементы выносятся со звездным ветром в окружающую среду.
Ну а потом, «выгорев», звезда превратится в белого карлика, извне окруженного остывающими оболочками, которые богаты тяжелыми элементами. И эти облака рассеянного газа вновь могут стать частью новых звезд. Именно поэтому з везды, сформировавшиеся ближе к центру Галактики, где царит настоящая звездная толчея, содержат тяжелых элементов больше, чем те, что возникли на галактической периферии.
Но, к сожалению, астрофизики не могли до сих пор объяснить, откуда все же берется золото во Вселенной в существующих количествах, хотя и понимали, какие условия нужны для его «производства». Мало того: более 70 лет назад физики уже попытались его сделать, по сути, моделируя звездный процесс в лабораторных условиях.
Алхимики XX века
Еще в 1940 году американские физики А. Шерр и К. Т. Бэйнбридж из Гарвардского университета начали облучать нейтронами соседние с золотом элементы – ртуть и платину. И вполне ожидаемо, облучив ртуть, получили изотопы золота с массовыми числами 198, 199 и 200. Их отличие от естественного природного Au-197 в том, что изотопы неустойчивы и, испуская бета-лучи, максимум за несколько дней опять превращаются в ртуть с массовыми числами 1 98,199 и200.
Однако расчеты показали, что если взять 50 кг природной ртути, то в ней будет всего 74 грамма ртути-196. Для трансмутации в золото реактор может дать поток нейтронов 10 в 15-й степени нейтронов на кв. см в секунду. С учетом того, что в 74 г ртути-196 содержится около 2,7 на 10 в 23-й степени атомов, для полной трансмутации ртути в золото потребовалось бы четыре с половиной года.
Это синтетические золото стоит бесконечно дороже золота из земли. Но это означало, что для образования золота в космосе тоже нужны гигантские потоки нейтронов. И взрыв двух нейтронных звезд как раз все объяснял.
Золото нейтронных звезд
Нейтронные звезды – уникальные объекты, которые образуются в финальной стадии существования массивных звезд. Описать их крайне трудно – это шары из нейтронов, окруженные корой ядер тяжелых элементов. Плотность нейтронного вещества невообразимая – что-то около 280 миллионов тонн в кубическом сантиметре! Вся масса Солнца умещается в шаре диаметром 15–20 километров. Урони наперсток такого вещества на землю – и он проколет ее до ядра.
Именно столкновение таких монстров создавало идеальные условия для образования тяжелых металлов, в частности золота. Эту идею предложил еще в 1970-х годах Джеймс Латтимер, в то время, когда научное сообщество полагало, что тяжелые элементы образуются во время коллапса массивных звезд. Однако у Латтимера в то время не было технических возможностей подтвердить свою точку зрения. Да и сейчас он с осторожностью относится к интерпретациям Бергера, полагая, что нужны новые, дополнительные научные миссии и наблюдения, которые и должны подтвердить его теорию, хотя это скорее традиционная скептическая позиция настоящего ученого, опасающегося случайных совпадений и ищущего доказательств.
Так художники изображают столкновение нейтронных звезд
Золотой дождь
В классической теории образования планет из пылевой туманности есть очень скользкий момент, а именно – превращение сгустков пыли в раскаленные от бесконечных ударов планеты. Вроде все логично, но есть одна загвоздка: если п ланета станет расплавленным шаром, то все тяжелые металлы должны собраться в его центральной части. Мы знаем по данным сейсмических методов, что в центре Земли есть тяжелое металлическое ядро, которое и обеспечивает магнитное поле вокруг нашей планеты. В основе своей оно должно быть из железа, но там же сконцентрировано и все золото, изначально содержащееся в теле нашей планеты.
Но это не так: мы знаем, что на поверхности Земли бывает самородное, россыпное и коренное золото, а еще значительное его количество растворено в водах Мирового океана. Почему же оно все не переместилось в центр планеты в тот период, когда Земля была раскаленной каплей?
Ответ на этот вопрос нашли специалисты Бристольского университета под руководством Маттиаса Виллболда. Сначала они нашли самую древнюю земную кору на планете в Гренландии, где находится геологическая формация Исуа. Этой формации, по мнению ученых, около 3,8 миллиарда лет, это фрагмент древнейшей земной коры, образовавшейся на остывающей планете. Здесь были взяты образцы для определения содержания в них тяжелых элементов.
Таким образом, мы обязаны своими золотыми запасами настоящему потоку ценных элементов, которые оказались на поверхности планеты благодаря массированной астероидной «бомбардировке». Потом в ходе развития Земли в течение последних миллиардов лет золото вступило в круговорот пород, появляясь на ее поверхности и вновь скрываясь в глубинах верхней мантии. Но теперь ему путь к ядру закрыт, и большое количество этого золота просто обречено оказаться в наших руках.
Но я хочу обратить ваше внимание на другой факт. Мы все состоим из углерода, кислорода, железа и других сложных элементов, которые образовались в недрах горящих и взрывающихся звезд. И золото – наш брат по звезде-матери. Может, поэтому мы его так любим?
Источник: mixednews.ru.
Рейтинг публикации:
0
Источник: oko-planet.su