Исследователи пришли к выводу, что золото на Земле появилась благодаря крупномасштабному планетарному воздействию, а не серии космических ударов.
Выводы группы ученых, представляющих Токийский университет, изложены в издании Earth and Planetary Science Letters, а краткий обзор можно найти на портале Phys.org. Исследователи Рамон Брассер (Ramon Brasser) и Сигэру Ида (Shigeru Ida), а также их коллеги создали специальную компьютерную модель, имитирующую эволюцию планет земной группы (Меркурия, Венеры, Марса и Земли) на протяжении 300 млн лет после начала их формирования.
Специалисты сравнили запасы золота и платины на нашей планете, Луне, а также Марсе. Моделирование показало, что высокий уровень драгоценных металлов в мантии Земли стал следствием крупномасштабного планетарного воздействия. Ученые полагают, что оно имело место еще до формирования земной коры – внешней твердой оболочки нашей планеты. Предполагается, что воздействие произошло примерно 4,45 миллиарда лет назад.
Откуда берётся золото на Земле?
Не так давно к похожим выводам пришли ученые из Института исследования Луны NASA. Согласно их расчетам, запасы золота на Земле возникли благодаря столкновению нашей планеты с небесным телом диаметром от 2,5 до 3 тыс. км. Таким образом, речь идет об объекте, превосходящим по своим размерам Плутон.
Отметим, что ранее многие эксперты склонялись к тому, что золото на Земле появилось благодаря серии космических ударов. Авторы нового исследования полагают, что полученные выводы смогут изменить наше представление о ранней истории Земли. По их мнению, на заре своего существования наша планета была относительно «щадящим» местом, которое редко подвергалось мощным «бомбардировкам» из космоса.
Напомним, не так давно другая команда астрофизиков раскрыла тайну появления во Вселенной золота, а также других металлов. Ученые выяснили, что в качестве основных источников элементов тяжелее железа выступают погибающие нейтронные звезды. Выводы были получены при анализе карликовой галактики, аномально богатой тяжелыми элементами.
Источник: naked-science.ru
Откуда появилось золото, узнали астрономы
Золото — редкий и ценный металл не только на Земле, но и во всей вселенной. Но откуда оно взялось?
Как выяснилось, все золото во Вселенной могло образоваться в результате столкновения нейтронных звезд, полагают ученые из Смитсоновского астрофизического центра.
— Происхождение золота оставалось до конца невыясненным, поскольку, в отличие от более легких элементов, таких как углерод или железо, оно не может образовываться непосредственно внутри звезды, — признался один из исследователей центра Эдо Бергер.
Ученый пришел к этому выводу, наблюдая за гамма-всплесками — масштабными космическими выбросами радиоактивной энергии, вызванными столкновением двух нейтронных звезд. Гамма-всплеск был замечен космическим аппаратом НАСА Swift и длился всего двух десятых секунды. А после взрыва осталось свечение, которое постепенно исчезало. Свечение же при столкновении таких небесных тел свидетельствует о выбросе большого количества тяжелых элементов, утверждают специалисты. А доказательством того, что после взрыва образовались тяжёлые элементы, можно считать инфракрасный свет в их спектре.
Откуда на Земле появилось золото? [Ted Ed на русском]
Столкновение звезд.
— Дело в том, что нейтронно-богатые вещества, выброшенные при коллапсе нейтронных звезд, могут генерировать элементы, претерпевающие радиоактивный распад, при этом испуская свечение преимущественно в инфракрасном диапазоне, — объяснял Бергер. — И мы полагаем, что при гамма-всплеске выбрасывается примерно одна сотая доля материала солнечной массы, в том числе золото. Причем, количество золота, произведенного и выброшенного во время слияния двух нейтронных звезд, может быть сравнимо с массой 10 Лун. А стоимость такого количества драгоценного металла равнялась бы 10 октильонам долларов — это 100 трлн в квадрате.
Для справки, октильон — это миллион септиллионов или миллион в седьмой степени; число, равное 1042 и записываемое в десятичной системе как единица с 42 нулями.
Также сегодня учеными установлен тот факт, что практически все золото (и прочие тяжелые элементы) на Земле — космического происхождения. Золото, оказывается, попало на Землю в результате астероидной бомбардировки, которая произошла в далекие времена после застывания коры нашей планеты.
Практически все тяжелые металлов «утонули» в мантии Земли на самом раннем этапе формирования нашей планеты, именно они образовали твердое металлическое ядро в центре Земли.
КСТАТИ
Золото и платину начнут добывать в космосе уже с 2015 года
Первый геолого-разведывательный корабль к астероиду американская Deep Space Industries (DSI) планирует отправить уже в 2015 году. А в дальнейшем компания намерена снарядить целый флот специальных космических аппаратов, разработанных для перехвата пролетающих рядом с Землей небольших астероидов, разведки и добычи таких металлов как золото и платина.
Возрастная категория сайта 18 +
Сетевое издание (сайт) зарегистрировано Роскомнадзором, свидетельство Эл № ФС77-80505 от 15 марта 2021 г.
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР — НОСОВА ОЛЕСЯ ВЯЧЕСЛАВОВНА.
ШЕФ-РЕДАКТОР САЙТА — КАНСКИЙ ВИКТОР ФЕДОРОВИЧ.
АВТОР СОВРЕМЕННОЙ ВЕРСИИ ИЗДАНИЯ — СУНГОРКИН ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ.
Сообщения и комментарии читателей сайта размещаются без предварительного редактирования. Редакция оставляет за собой право удалить их с сайта или отредактировать, если указанные сообщения и комментарии являются злоупотреблением свободой массовой информации или нарушением иных требований закона.
АО «ИД «Комсомольская правда». ИНН: 7714037217 ОГРН: 1027739295781 127015, Москва, Новодмитровская д. 2Б, Тел. +7 (495) 777-02-82.
Исключительные права на материалы, размещённые на интернет-сайте www.kp.ru, в соответствии с законодательством Российской Федерации об охране результатов интеллектуальной деятельности принадлежат АО «Издательский дом «Комсомольская правда», и не подлежат использованию другими лицами в какой бы то ни было форме без письменного разрешения правообладателя.
Источник: www.kp.ru
Золото впервые в мире вырастили в лаборатории
Как появился на Земле металл, который стал эквивалентом стоимости и средством накопления? Происхождение золота долгое время оставалось загадкой для исследователей, предметом научных споров и гипотез. Откуда оно взялось, каковы закономерности его распределения в земной коре, условия формирования самородков и россыпей? На эти вопросы существуют частичные ответы, а как образуется золото в недрах, Земли еще предстоит найти.
Свойства металла и интересные факты
Основным свойством металла является его стойкость к коррозии. Оно является мягким и одновременно тяжелым и плотным металлом. Самый крупный самородок, весом около 90 кг, был обнаружен в Австралии.
Воды Мирового океана содержат огромные запасы благородного металла, но его концентрация очень низкая. В истории известен факт, когда была предпринята попытка взяться за извлечение золота из воды. Стоимость этого процесса оказалась очень высокой и впоследствии пришлось отказаться от мероприятия.
Помимо применения желтого металла в ювелирной отрасли, его используют в других областях:
- производство деталей и проводов для компьютеров;
- изготовление стекол для космических, воздушных и морских судов;
- красителей;
- в кулинарии (швейцарский ликер на основе корицы продается с золотыми хлопьями, весом около 13 г);
- в печатном оборудовании;
- в стоматологии для изготовления коронок.
Типы месторождений
Существует 2 типа месторождений желтого металла: первичные и вторичные. Первый тип, или коренные, образуются в результате природных процессов, связанных с вулканической деятельностью. В результате на поверхность по разломам и трещинам на поверхность попадают водные минеральные соединения, в которых содержится желтый металл.
При разработке месторождений преимущественно может браться во внимание факт наличия сопутствующих цветных и благородных металлов.
Россыпные, или вторичные месторождения, чаще всего находятся ближе к поверхности. Их формирование связано с процессами разрушения пород, переноса и отложения с помощью воды рек.
Исследования и гипотезы
Согласно недавним сообщениям из университета в Токио, японские ученые установили происхождение золота на Земле. С помощью специально разработанной программы удалось создать модель, которая воссоздает ранние этапы развития планеты с момента формирования земной коры. В то время отмечались столкновения Земли с астероидами. В результате таких процессов планета обогатилась драгоценным металлом.
Синтетический кристалл золота
Еще одна версия, откуда на Земле появилось золото, гласит о том, что в процессе формирования планеты расплавленное железо опускалось вниз для образования ядра. При этом расплав захватывал большинство других металлов, таких как золото и платина.
Существует теория, что обогащение Земли драгоценным металлом произошло в результате катастрофического метеоритного ливня, настигшего планету на этапе формирования ядра.
Значит, золото могло появиться на поверхности Земли не в результате астероидной бомбардировки, а в ходе развития планеты наряду с другими химическими элементами, периодически появляясь на поверхности и скрываясь в глубинах мантии.
Вторая версия предполагает, что желтый металл изначально входил в состав материи, из которой сформировалась планета. В любом случае он может появляться в результате изменений, происходящих в глубинах земной коры при высоком давлении.
Природа и золото
Способ добычи золота считается очень трудоёмким процессом, поэтому во все времена оно имело довольно высокую цену. Геологи утверждают, что золото — это одинокий металл, ведь очень часто оно находится в чистом виде.
Космическая теория происхождения золота
Среди металлов, благородный №79 в природе встречается очень редко. Существует гипотеза образования Солнечной системы в результате взрыва сверхновой. В недрах этой звезды происходил синтез химических элементов, которые по атомной массе тяжелее водорода и гелия. Таким образом, подтверждается гипотеза, что золото не может образоваться в результате термоядерных реакций в самих космических телах.
Как утверждают астрономы, золото может образовываться в результате больших космических катастроф, которые называются гамма-всплесками. Уникальное свечение, сохраняющееся на месте взрыва, указывает на то, что во время катастрофы может происходить образование значительного количества тяжелых элементов, в том числе золота.
По оценкам исследователей астрофизического центра, количество золота, образованного и выброшенного в пространство во время слияния двух нейтронных звезд может соответствовать 10 лунным массам.
Образовавшийся в результате столкновения материал, богатый нейтронами, может сформировать элементы, которые проходят стадию радиоактивного распада, излучая свечение.
Среди версий о том, как образовалось золото на Земле, преимущество остается за космическим происхождением в результате столкновения с другими космическими телами, произошедшее во времена застывания расплавленной коры планеты.
Откуда все золото мира? Из космоса!
Фото: Khaled al-Hariri / Reuters
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 звезды, 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 198, 199 и 200.
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 планета 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: jewel-spb.ru