Im Mittelalter versuchten Alchemisten das scheinbar Unmögliche: Sie wollten Blei in strahlendes Gold umwandeln. In der Geschichte werden diese Leute als wirre Sonderlinge beschrieben,
In medieval times, alchemists tried to achieve the seemingly impossible. They wanted to transform lowly lead into gleaming gold. History portrays these people as aged eccentrics,
aber hätten sie doch nur gewusst, dass ihre Träume tatsächlich realisierbar sind. In der Tat können wir heute Gold herstellen, dank moderner Erfindungen, welche die mittelalterlichen Alchemisten um einige Jahrhunderte verpasst haben. Um zu verstehen, wie dies wertvolle Metall auf unseren Planeten kam, müssen wir zu den Sternen blicken. Gold ist nämlich außerirdisch. Anstatt in der Erdkruste unseres Planeten zu entstehen, wurde es tatsächlich im Weltraum gebildet und befindet sich heute hier aufgrund großer Sternenexplosionen, sogenannter Supernovas. Sterne bestehen vor allem aus Wasserstoff, dem einfachsten und leichtesten Element. Der enorme Druck durch die Schwerkraft seiner großen Masse verdichtet den Kern des Sterns und löst Kernfusionen aus. Dieser Prozess setzt sehr viel Energie frei und lässt den Stern strahlen. Während vieler Millionen Jahre verschmilzt der Wasserstoff im Stern zu schwereren Elementen: Helium, Kohlenstoff und Sauerstoff, welche wiederum verschmelzen und zu Eisen und Nickel werden. Hier stoppt die Kernfusion und setzt nun nicht mehr so viel Energie frei, so dass der Innendruck des Sterns nachlässt. Die Gashülle des Sterns stürzt in seinen Kern, der schnelle Druckanstieg im Kern schleudert das Material zurück und der Stern explodiert in einer Supernova. Der extreme Druck im zusammenfallenden Stern ist so groß, dass Protonen und Elektronen in den Atomkernen zusammengedrückt werden und Neutronen bilden. Neutronen haben keine elektrische Ladung, sie werden leicht von den Elementen der Eisengruppe eingefangen. Durch das Einfangen mehrerer Neutronen werden die Elemente schwerer. Normalerweise hätte der Stern solch schwere Elemente nicht formen können: Von Silber bis Gold über Blei und bis zu Uran. Es dauert Millionen von Jahren, bis sich schwerere Elemente aus Wasserstoff formen, aber während einer Supernova entstehen die schwersten Elemente in Sekunden. Was wird nach der Explosion aus dem Gold? Die Schockwelle der Supernova trägt die Elemente in den interstellaren Raum. In einem Tanz aus Gas und Staub bilden sie neue Sterne und Planeten. Das Gold der Erde wurde wohl auf diese Weise gebildet, bevor es sich durch geothermale Aktivität in Adern in der Erdkruste ablagerte. Milliarden von Jahren später wird das wertvolle Gold in Minen abgebaut, eine mühevolle Arbeit, die nur durch seine Rarität aufgewogen wird. Fakt ist, dass alles jemals abgebaute Gold in nur drei olympischen Schwimmbecken angehäuft werden könnte, wenngleich es auch sehr viel Gewicht hat, denn Gold ist etwa 20 Mal dichter als Wasser. Können wir also dieses begehrte Gut selber produzieren? Ja, tatsächlich! In Partikelbeschleunigern können die Sternreaktionen nachgeahmt werden, durch welche das Gold in Sternen entstanden ist. Aber diese Maschinen können das Gold nur Atom für Atom herstellen. Ein Gramm Gold herzustellen, würde fast so lange dauern, wie das Universum alt ist und die Kosten dafür würden mehrfach den heutigen Wert von Gold übersteigen. Keine gute Lösung also. Wenn wir eines Tages alles Gold aus der Erdkruste abgebaut haben werden, gäbe es andere Orte, an denen man danach suchen könnte. In allen Ozeanen sind etwa 20 Millionen Tonnen Gold gelöst, aber die extrem niedrigen Konzentrationen machen eine Förderung zu teuer. Eines Tages wird es vielleicht einen Goldrausch geben, der sich zu anderen Planeten unseres Sonnensystems aufmacht. Wer weiß? Wird eine Supernova einmal so nah an unserer Erde geschehen, dass sie uns mit Gold überschütten wird? Und dabei hoffentlich nicht alles Leben auf der Erde auslöschen wird.
but if only they'd known that their dreams were actually achievable. Indeed, today we can manufacture gold on Earth thanks to modern inventions that those medieval alchemists missed by a few centuries. But to understand how this precious metal became embedded in our planet to start with, we have to gaze upwards at the stars. Gold is extraterrestrial. Instead of arising from the planet's rocky crust, it was actually cooked up in space and is present on Earth because of cataclysmic stellar explosions called supernovae. Stars are mostly made up of hydrogen, the simplest and lightest element. The enormous gravitational pressure of so much material compresses and triggers nuclear fusion in the star's core. This process releases energy from the hydrogen, making the star shine. Over many millions of years, fusion transforms hydrogen into heavier elements: helium, carbon, and oxygen, burning subsequent elements faster and faster to reach iron and nickel. However, at that point nuclear fusion no longer releases enough energy, and the pressure from the core peters out. The outer layers collapse into the center, and bouncing back from this sudden injection of energy, the star explodes forming a supernova. The extreme pressure of a collapsing star is so high, that subatomic protons and electrons are forced together in the core, forming neutrons. Neutrons have no repelling electric charge so they're easily captured by the iron group elements. Multiple neutron captures enable the formation of heavier elements that a star under normal circumstances can't form, from silver to gold, past lead and on to uranium. In extreme contrast to the million year transformation of hydrogen to helium, the creation of the heaviest elements in a supernova takes place in only seconds. But what becomes of the gold after the explosion? The expanding supernova shockwave propels its elemental debris through the interstellar medium, triggering a swirling dance of gas and dust that condenses into new stars and planets. Earth's gold was likely delivered this way before being kneaded into veins by geothermal activity. Billions of years later, we now extract this precious product by mining it, an expensive process that's compounded by gold's rarity. In fact, all of the gold that we've mined in history could be piled into just three Olympic-size swimming pools, although this represents a lot of mass because gold is about 20 times denser than water. So, can we produce more of this coveted commodity? Actually, yes. Using particle accelerators, we can mimic the complex nuclear reactions that create gold in stars. But these machines can only construct gold atom by atom. So it would take almost the age of the universe to produce one gram at a cost vastly exceeding the current value of gold. So that's not a very good solution. But if we were to reach a hypothetical point where we'd mined all of the Earth's buried gold, there are other places we could look. The ocean holds an estimated 20 million tons of dissolved gold but at extremely miniscule concentrations making its recovery too costly at present. Perhaps one day, we'll see gold rushes to tap the mineral wealth of the other planets of our solar system. And who knows? Maybe some future supernova will occur close enough to shower us with its treasure and hopefully not eradicate all life on Earth in the process.