چرا این همه طلا در جهان شناخته شده وجود دارد؟

در کیهان، یا حداقل در منطقه ای که ما زندگی می کنیم، طلای بسیار زیادی وجود دارد. شاید این مشکلی نباشد، زیرا ما برای طلا ارزش زیادی قائل هستیم. مسئله این است که هیچ کس نمی داند از کجا آمده است. و این شیفته دانشمندان است.

چون زمین در زمان تشکیل مذاب بود، تقریباً تمام طلای سیاره ما در آن زمان احتمالاً در هسته سیاره فرو رفته است. بنابراین، فرض بر این است که بیشتر طلاهای موجود در پوسته زمین و گوشته بعداً توسط برخورد سیارکها در طی بمباران سنگین اواخر، حدود 4 میلیارد سال پیش، به زمین آورده شد.

به عنوان مثال ذخایر طلا در حوضه Witwatersrand در آفریقای جنوبی، غنی ترین منبع شناخته شده است طلا روی زمین، صفت. با این حال، این سناریو در حال حاضر زیر سوال رفته است. سنگ های طلادار Witwatersrand (1) بین 700 تا 950 میلیون سال قبل از برخورد روی هم چیده شدند شهاب سنگ وردفورت. در هر صورت، احتمالاً این یک تأثیر خارجی دیگر بود. حتی اگر فرض کنیم طلایی که در پوسته‌ها پیدا می‌کنیم از درون می‌آید، باید از جایی در داخل آمده باشد.

1. سنگ های طلادار حوضه Witwatersrand در آفریقای جنوبی.

پس این همه طلای ما و نه مال ما در اصل از کجا آمده است؟ چندین نظریه دیگر در مورد انفجارهای ابرنواختری به قدری قوی وجود دارد که ستاره ها واژگون می شوند. متأسفانه، حتی چنین پدیده های عجیب و غریبی نیز مشکل را توضیح نمی دهد.

این بدان معناست که انجام آن غیرممکن است، اگرچه کیمیاگران سال ها پیش تلاش کردند. گرفتن فلز براقهفتاد و نه پروتون و 90 تا 126 نوترون باید به یکدیگر متصل شوند تا یک هسته اتمی یکنواخت را تشکیل دهند. این هست . چنین ادغامی به اندازه کافی، یا حداقل در همسایگی کیهانی نزدیک ما، برای توضیح آن اتفاق نمی افتد. ثروت عظیم طلاکه در زمین و در آن می یابیم. تحقیقات جدید نشان داده است که رایج ترین نظریه های منشا طلا، یعنی. برخورد ستارگان نوترونی (2) نیز پاسخ جامعی به سوال محتوای آن نمی دهد.

طلا در سیاهچاله سقوط خواهد کرد

حالا معلوم شد که سنگین ترین عناصر زمانی تشکیل می شود که هسته اتم ها در ستارگان مولکول های نامیده شده را به دام می اندازند نوترون ها. برای اکثر ستاره های قدیمی، از جمله آنهایی که در کهکشان های کوتوله از این مطالعه، این فرآیند سریع است و بنابراین "r-process" نامیده می شود، جایی که "r" مخفف "سریع" است. دو مکان تعیین شده وجود دارد که از نظر تئوری فرآیند در آنجا انجام می شود. اولین کانون بالقوه یک انفجار ابرنواختری است که میدان های مغناطیسی بزرگی ایجاد می کند - یک ابرنواختر مغناطیسی چرخشی. دومی پیوستن یا برخورد است دو ستاره نوترونی.

مشاهده تولید عناصر سنگین در کهکشان ها به طور کلی، دانشمندان مؤسسه فناوری کالیفرنیا در سال های اخیر چندین مورد را مطالعه کرده اند نزدیکترین کهکشانهای کوتوله از تلسکوپ ککا واقع در Mauna Kea، هاوایی. آنها می خواستند ببینند سنگین ترین عناصر در کهکشان ها چه زمانی و چگونه شکل گرفتند. نتایج این مطالعات شواهد جدیدی برای این نظریه ارائه می‌کند که منابع غالب فرآیندها در کهکشان‌های کوتوله در مقیاس‌های زمانی نسبتاً طولانی به وجود می‌آیند. این بدان معنی است که عناصر سنگین بعداً در تاریخ جهان ایجاد شدند. از آنجایی که ابرنواخترهای مغناطیسی چرخشی به عنوان پدیده ای از جهان قبلی در نظر گرفته می شوند، تاخیر در تولید عناصر سنگین به برخورد ستاره های نوترونی به عنوان منبع اصلی آنها اشاره می کند.

نشانه های طیف سنجی عناصر سنگیناز جمله طلا، در آگوست 2017 توسط رصدخانه های الکترومغناطیسی در رویداد ادغام ستاره نوترونی GW170817 پس از تایید این رویداد به عنوان ادغام ستاره نوترونی مشاهده شد. مدل‌های اخترفیزیکی کنونی نشان می‌دهند که یک رویداد ادغام ستاره نوترونی بین 3 تا 13 جرم طلا ایجاد می‌کند. بیشتر از تمام طلاهای روی زمین.

برخورد ستاره های نوترونی باعث ایجاد طلا می شودزیرا پروتون‌ها و نوترون‌ها را به هسته‌های اتمی ترکیب می‌کنند و سپس هسته‌های سنگین به‌دست‌آمده را به داخل می‌فرستند. فضا. فرآیندهای مشابهی که علاوه بر این مقدار طلای مورد نیاز را فراهم می کند، می تواند در هنگام انفجار ابرنواختر رخ دهد. چیاکی کوبایاشی (3)، اخترفیزیکدان دانشگاه هرتفوردشایر در بریتانیا و نویسنده اصلی آخرین مطالعه در این زمینه، به LiveScience گفت: "اما ستارگانی که به اندازه کافی جرم دارند که در چنین فورانی طلا تولید کنند، به سیاهچاله تبدیل می شوند." بنابراین، در یک ابرنواختر معمولی، طلا، حتی اگر تشکیل شده باشد، به درون سیاهچاله مکیده می شود.

3. چیاکی کوبایاشی از دانشگاه هرتفوردشایر

آن ابرنواخترهای عجیب چطور؟ این نوع انفجار ستاره ای به اصطلاح ابرنواختر مغناطیسی چرخشی، یک ابرنواختر بسیار نادر. ستاره در حال مرگ خیلی سریع در آن می چرخد ​​و توسط آن احاطه می شود میدان مغناطیسی قویکه وقتی منفجر شد خود به خود غلت زد. وقتی ستاره می میرد، فواره های سفید داغ ماده را به فضا آزاد می کند. از آنجایی که ستاره از داخل چرخیده است، فواره های آن پر از هسته های طلایی است. حتی در حال حاضر، ستارگانی که طلا را تشکیل می دهند پدیده ای نادر هستند. حتی نادرتر است که ستارگان طلا بسازند و آن را به فضا پرتاب کنند.

با این حال، به گفته محققان، حتی برخورد ستارگان نوترونی و ابرنواخترهای مغناطیسی چرخشی توضیح نمی دهد که چنین فراوانی طلا در سیاره ما از کجا آمده است. او می گوید: «ادغام ستاره های نوترونی کافی نیست. کوبایاشی. و متأسفانه، حتی با اضافه شدن دومین منبع بالقوه طلا، این محاسبه اشتباه است.»

تعیین دقیق تعداد دفعات آن دشوار است ستاره های نوترونی کوچک، که بقایای بسیار متراکم ابرنواخترهای باستانی هستند، با یکدیگر برخورد می کنند. اما این احتمالاً خیلی رایج نیست. دانشمندان فقط یک بار این را مشاهده کرده اند. برآوردها نشان می دهد که آنها به اندازه کافی با هم برخورد نمی کنند تا طلای یافت شده را تولید کنند. اینها نتیجه گیری خانم است کوبایاشی و همکارانش که در سپتامبر 2020 در ژورنال Astrophysical منتشر کردند. این اولین یافته‌های دانشمندان نیست، اما تیم او رکوردی از داده‌های تحقیقاتی را جمع‌آوری کرده است.

جالب اینجاست که نویسندگان با جزئیات توضیح می دهند مقدار عناصر سبکتر موجود در کیهانمانند کربن ¹²C، و همچنین سنگین تر از طلا، مانند اورانیوم ²³⁸U. در مدل های آنها، مقادیر عنصری مانند استرانسیم را می توان با برخورد ستارگان نوترونی و یوروپیوم را با فعالیت ابرنواخترهای مغناطیسی چرخشی توضیح داد. اینها عناصری بودند که دانشمندان برای توضیح نسبت وقوع آنها در فضا مشکل داشتند، اما طلا، یا بهتر است بگوییم، کمیت آن، هنوز یک راز است.