Mengapa terdapat begitu banyak emas di alam semesta yang diketahui?

Terdapat terlalu banyak emas di alam semesta, atau sekurang-kurangnya di kawasan tempat kita tinggal. Mungkin ini tidak menjadi masalah, kerana kami sangat menghargai emas. Masalahnya, tiada siapa yang tahu dari mana ia datang. Dan ini menarik minat saintis.

Kerana bumi telah cair pada masa ia terbentuk, hampir semua emas di planet kita pada masa itu mungkin menjunam ke dalam teras planet ini. Oleh itu, diandaikan bahawa kebanyakan emas yang terdapat dalam kerak bumi dan mantel itu dibawa ke Bumi kemudiannya oleh hentaman asteroid semasa Pengeboman Lebat Lewat, kira-kira 4 bilion tahun yang lalu.

Contohnya deposit emas di lembangan Witwatersrand di Afrika Selatan, sumber terkaya yang diketahui emas di bumi, atribut. Bagaimanapun, senario ini sedang dipersoalkan. Batuan yang mengandungi emas di Witwatersrand (1) disusun antara 700 dan 950 juta tahun sebelum kesan meteorit Vredefort. Walau apa pun, ia mungkin satu lagi pengaruh luar. Walaupun kita beranggapan bahawa emas yang kita temui dalam cengkerang berasal dari dalam, ia juga mesti datang dari suatu tempat di dalam.

1. Batuan yang mengandungi emas di lembangan Witwatersrand di Afrika Selatan.

Jadi dari mana asalnya semua emas kita dan bukan emas kita? Terdapat beberapa teori lain tentang letupan supernova yang begitu kuat sehingga bintang jatuh. Malangnya, walaupun fenomena aneh seperti itu tidak menjelaskan masalah itu.

yang bermaksud bahawa ia adalah mustahil untuk dilakukan, walaupun ahli alkimia telah mencuba bertahun-tahun yang lalu. Dapatkan logam berkilattujuh puluh sembilan proton dan 90 hingga 126 neutron mesti diikat bersama untuk membentuk nukleus atom seragam. Ini adalah . Penggabungan sedemikian tidak cukup kerap berlaku, atau sekurang-kurangnya tidak di kawasan kejiranan kosmik terdekat kita, untuk menjelaskannya. kekayaan emas yang sangat besaryang kita temui di Bumi dan di dalamnya. Penyelidikan baru telah menunjukkan bahawa teori yang paling biasa tentang asal usul emas, i.e. perlanggaran bintang neutron (2) juga tidak memberikan jawapan yang lengkap kepada persoalan kandungannya.

Emas akan jatuh ke dalam lubang hitam

Sekarang diketahui bahawa unsur yang paling berat terbentuk apabila nukleus atom dalam bintang memerangkap molekul yang dipanggil neutron. Untuk kebanyakan bintang lama, termasuk yang terdapat di galaksi kerdil daripada kajian ini, prosesnya adalah pantas dan oleh itu dipanggil "r-proses", di mana "r" bermaksud "cepat". Terdapat dua tempat yang ditetapkan di mana proses secara teorinya berlaku. Tumpuan berpotensi pertama ialah letupan supernova yang mencipta medan magnet yang besar - supernova magnetorotasi. Yang kedua ialah bercantum atau berlanggar dua bintang neutron.

Lihat pengeluaran unsur berat dalam galaksi Secara umum, saintis di Institut Teknologi California dalam beberapa tahun kebelakangan ini telah mengkaji beberapa galaksi kerdil terdekat daripada Teleskop Keka terletak di Mauna Kea, Hawaii. Mereka ingin melihat bila dan bagaimana unsur terberat dalam galaksi terbentuk. Hasil kajian ini memberikan bukti baharu untuk tesis bahawa sumber dominan proses dalam galaksi kerdil timbul pada skala masa yang agak panjang. Ini bermakna unsur-unsur berat dicipta kemudian dalam sejarah alam semesta. Memandangkan supernova magnetorotasi dianggap sebagai fenomena alam semesta yang lebih awal, ketinggalan dalam pengeluaran unsur berat menunjukkan perlanggaran bintang neutron sebagai sumber utamanya.

Tanda spektroskopi unsur berat, termasuk emas, diperhatikan pada Ogos 2017 oleh balai cerap elektromagnet dalam acara penggabungan bintang neutron GW170817 selepas acara itu disahkan sebagai penggabungan bintang neutron. Model astrofizik semasa mencadangkan bahawa peristiwa penggabungan bintang neutron tunggal menjana antara 3 dan 13 jisim emas. lebih daripada semua emas di bumi.

Perlanggaran bintang neutron mencipta emas, kerana mereka menggabungkan proton dan neutron menjadi nukleus atom, dan kemudian mengeluarkan nukleus berat yang terhasil ke dalam angkasa lepas. Proses serupa, yang di samping itu akan menyediakan jumlah emas yang diperlukan, boleh berlaku semasa letupan supernova. "Tetapi bintang yang cukup besar untuk menghasilkan emas dalam letusan sedemikian bertukar menjadi lubang hitam," kata Chiaki Kobayashi (3), seorang ahli astrofizik di Universiti Hertfordshire di UK dan pengarang utama kajian terbaru mengenai subjek itu, memberitahu LiveScience. Jadi, dalam supernova biasa, emas, walaupun ia terbentuk, disedut ke dalam lubang hitam.

3. Chiaki Kobayashi dari Universiti Hertfordshire

Bagaimana dengan supernova pelik itu? Jenis letupan bintang ini, yang dipanggil supernova magnetorotasi, supernova yang sangat jarang berlaku. bintang mati dia berputar begitu pantas di dalamnya dan dikelilingi olehnya medan magnet yang kuatbahawa ia berguling sendiri apabila ia meletup. Apabila ia mati, bintang itu melepaskan jet putih panas jirim ke angkasa. Kerana bintang itu dipusingkan ke dalam, jetnya penuh dengan teras emas. Malah sekarang, bintang yang membentuk emas adalah fenomena yang jarang berlaku. Lebih jarang bintang mencipta emas dan melancarkannya ke angkasa.

Walau bagaimanapun, menurut penyelidik, walaupun perlanggaran bintang neutron dan supernova magnetorotasi tidak menjelaskan dari mana datangnya banyak emas di planet kita. "Penggabungan bintang neutron tidak mencukupi, " katanya. Kobayashi. "Dan malangnya, walaupun dengan penambahan sumber potensi emas kedua ini, pengiraan ini adalah salah."

Sukar untuk menentukan dengan tepat berapa kerap bintang neutron yang kecil, yang merupakan sisa supernova purba yang sangat padat, bertembung antara satu sama lain. Tetapi ini mungkin tidak begitu biasa. Para saintis telah memerhatikan ini sekali sahaja. Anggaran menunjukkan bahawa mereka tidak cukup kerap berlanggar untuk menghasilkan emas yang ditemui. Ini adalah kesimpulan wanita itu Kobayashi dan rakan-rakannya, yang mereka terbitkan pada September 2020 dalam The Astrophysical Journal. Ini bukan penemuan pertama oleh saintis, tetapi pasukannya telah mengumpul sejumlah rekod data penyelidikan.

Menariknya, penulis menerangkan secara terperinci jumlah unsur yang lebih ringan yang terdapat di alam semesta, seperti karbon ¹²C, dan juga lebih berat daripada emas, seperti uranium ²³⁸U. Dalam model mereka, kuantiti unsur seperti strontium boleh dijelaskan oleh perlanggaran bintang neutron, dan europium oleh aktiviti supernova magnetorotasi. Ini adalah unsur-unsur yang saintis pernah mengalami kesukaran untuk menjelaskan perkadaran kejadiannya di angkasa, tetapi emas, atau lebih tepatnya, kuantitinya, masih menjadi misteri.