Τον Μεσαίωνα, οι αλχημιστές προσπαθούσαν να πετύχουν το φαινομενικά ακατόρθωτο. Ήθελαν να μετατρέψουν τον ταπεινό μόλυβδο σε λαμπερό χρυσάφι. Η ιστορία τούς παρουσιάζει ως εκκεντρικούς ηλικιωμένους. Μακάρι να ήξεραν ότι τα όνειρά τους ήταν στην πραγματικότητα εφικτά. Πράγματι, σήμερα μπορούμε να παράξουμε χρυσάφι στη Γη χάρη στις σύγχρονες εφευρέσεις τις οποίες οι αλχημιστές του Μεσαίωνα δεν πρόλαβαν για λίγους αιώνες. Για να κατανοήσουμε πώς αυτό το πολύτιμο μέταλλο ενσωματώθηκε στον πλανήτη μας, πρέπει να κοιτάξουμε πάνω, στα αστέρια. Ο χρυσός έχει εξωγήινη προέλευση. Δεν προήλθε από τον πετρώδη φλοιό του πλανήτη, αλλά στην πραγματικότητα δημιουργήθηκε στο διάστημα και υπάρχει στη Γη λόγω κατακλυσμιαίων αστρικών εκρήξεων που λέγονται σουπερνόβα. Τα άστρα αποτελούνται κυρίως από υδρογόνο, το πιο απλό και ελαφρύ χημικό στοιχείο. Η τεράστια βαρυτική συμπίεση τόσου υλικού συστέλλεται και προκαλεί πυρηνική σύντηξη στον πυρήνα του αστεριού. Αυτή η διαδικασία απελευθερώνει ενέργεια από το υδρογόνο, κάνοντας το αστέρι να λάμπει. Μετά από εκατομμύρια χρόνια, η σύντηξη μετατρέπει το υδρογόνο σε βαρύτερα στοιχεία - ήλιο, άνθρακα και οξυγόνο - καίγοντας τα επόμενα στοιχεία όλο και πιο γρήγορα, μέχρι να φτάσει στον σίδηρο και το νικέλιο. Όμως, σε αυτό το σημείο η πυρηνική σύντηξη δεν απελευθερώνει πλέον αρκετή ενέργεια και η πίεση από τον πυρήνα υποχωρεί. Οι εξωτερικές στρώσεις συμπτύσσονται στο κέντρο, και ανακάμπτοντας από αυτή την ξαφνική «ένεση» ενέργειας, το αστέρι εκρήγνυται, σχηματίζοντας μια σουπερνόβα. Η ακραία πίεση ενός αστεριού που εκρήγνυται είναι τόσο υψηλή, που τα υποατομικά πρωτόνια και ηλεκτρόνια ενώνονται βίαια στον πυρήνα, σχηματίζοντας τα νετρόνια. Τα νετρόνια δεν έχουν καθόλου απωθητικό ηλεκτρικό φορτίο, με αποτέλεσμα να δεσμεύονται εύκολα από τα στοιχεία της ομάδας του σιδήρου. Οι πολλές δεσμεύσεις νετρονίων επιτρέπουν τον σχηματισμό βαρύτερων στοιχείων, τα οποία ένα αστέρι κανονικά δεν μπορεί να δημιουργήσει, από τον άργυρο στον χρυσό, και μετά στον μόλυβδο και το ουράνιο. Σε απόλυτη αντίθεση με την πάρα πολύ αργή μετατροπή του υδρογόνου σε ήλιο, η δημιουργία των βαρύτερων χημικών στοιχείων σε μια σουπερνόβα συμβαίνει σε λίγα μόλις δευτερόλεπτα. Τι γίνεται, όμως, ο χρυσός μετά την έκρηξη; Το ωστικό κύμα της σουπερνόβα εξαπλώνεται και προωθεί τα στοιχειακά του απομεινάρια μέσα από το διαστρικό μέσο, προκαλώντας έναν στροβιλιστό χορό αερίων και σκόνης που συμπυκνώνεται σε νέα αστέρια και πλανήτες. Μάλλον έτσι έφτασε ο χρυσός στη Γη, πριν η γεωθερμική δραστηριότητα τον μετατρέψει σε φλέβες. Δισεκατομμύρια χρόνια μετά, εξάγουμε αυτό το πολύτιμο προϊόν εξορύσσοντάς το, μια ακριβή διαδικασία την οποία δυσχεραίνει η σπανιότητα του χρυσού. Μάλιστα, όλο το χρυσάφι που έχουμε εξορύξει στην ιστορία θα μπορούσε να συγκεντρωθεί σε μόλις τρεις πισίνες ολυμπιακών διαστάσεων. Βέβαια, η μάζα του θα ήταν αρκετά μεγάλη, μιας και το χρυσάφι είναι 20 φορές πιο πυκνό από το νερό. Επομένως, μπορούμε να παράξουμε κι άλλο από αυτό το περιζήτητο αγαθό; Βασικά, ναι. Με τους επιταχυντές σωματιδίων, μπορούμε να μιμηθούμε τις σύνθετες πυρηνικές αντιδράσεις που δημιουργούν τον χρυσό στα αστέρια. Όμως, αυτές οι μηχανές μπορούν να κατασκευάσουν χρυσό μόνο άτομο προς άτομο. Έτσι, θα χρειαζόταν η ηλικία του σύμπαντος για να παραχθεί ένα γραμμάριο σε κόστος που ξεπερνά κατά πολύ την τωρινή αξία του χρυσού. Συνεπώς, δεν είναι μια πολύ καλή λύση. Αλλά αν υποθέσουμε ότι φτάναμε σε ένα σημείο όπου είχαμε εξορύξει όλο το θαμμένο χρυσάφι της Γης, θα μπορούσαμε να στραφούμε και σε άλλα μέρη. Σύμφωνα με εκτιμήσεις, ο ωκεανός έχει 20 εκ. τόνους διαλυμένου χρυσού, αλλά σε εξαιρετικά χαμηλές συγκεντρώσεις, κάνοντας την ανάκτησή του προς το παρόν υπερβολικά ακριβή. Ίσως μια μέρα να βρούμε κοιτάσματα χρυσού και να εξαγάγουμε τον ορυκτό πλούτο άλλων πλανητών του ηλιακού μας συστήματος. Και ποιος ξέρει; Ίσως στο μέλλον να συμβεί μια σουπερνόβα αρκετά κοντά ώστε να μας λούσει με τον θησαυρό της χωρίς να εξαλείψει όλη τη ζωή στη Γη στην πορεία.
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, 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.