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.
En la Edad Media, los alquimistas trataron de llegar a lo que parecía imposible. Querían transformar el humilde plomo en oro reluciente. La historia retrata a estas personas como viejos excéntricos, que nunca llegaron a ver sus sueños hechos realidad. Pero de hecho, hoy podemos fabricar oro en la Tierra gracias a inventos modernos a los que los alquimistas medievales no tuvieron acceso durante siglos. Para entender cómo este metal precioso apareció antes que todo, incrustado en nuestro planeta, tenemos que mirar hacia arriba en las estrellas. El oro es extraterrestre. En lugar de que surja de la corteza rocosa del planeta, en realidad fue cocinado en el espacio y está presente en la Tierra a causa de explosiones estelares violentas llamadas supernovas. Las estrellas se componen principalmente de hidrógeno, el elemento más simple y ligero. La enorme presión gravitacional causada por dicho elemento comprime y desencadena una fusión nuclear en el núcleo de la estrella. Este proceso libera energía del hidrógeno, lo hace brillar la estrella. Durante muchos millones de años, la fusión convierte el hidrógeno en elementos más pesados: helio, carbono y oxígeno, y quema otros elementos cada vez más rápido hasta llegar al hierro y níquel. Sin embargo, la fusión nuclear llegada a este punto ya no libera suficiente energía y la presión del núcleo se apaga. Las capas externas colapsan hacía el interior, y recuperada efímeramente de esta repentina inyección de energía, la estrella explota formando una supernova. la presión externa de una estrella en disolución es tan alta, que los protones y los electrones subatómicos se mezclan en el núcleo, formando neutrones. Los neutrones no tienen carga eléctrica por lo que son atrapados fácilmente por los elementos del grupo del hierro. Las multicapturas de neutrones permiten la formación de elementos más pesados que una estrella en circunstancias normales no sería capaz de formar, desde la plata al oro, pasando por el plomo hasta el uranio. Frente a los millones de años necesarios para que el hidrógeno se transforme en helio, la creación de los elementos más pesados en una supernova se producen en cuestión de segundos. ¿Pero qué pasa con el oro después de la explosión? La onda de choque de la supernova en expansión emite los restos de los elementos a través del medio interestelar, desencadenando un remolino de gas y polvo que se condensa en nuevas estrellas y planetas. Probablemente el oro terrestre llegó de la misma manera antes de ser amasado en venas por la actividad geotérmica. Miles de millones de años más tarde, extraemos este metal precioso a través de la minería, un proceso costoso compensado por la rareza de oro. De hecho, todo el oro extraído en la historia podría apilarse en solo tres piscinas olímpicas, aunque esto representa una gran cantidad de masa ya que el oro es 20 veces más denso que el agua. Así que, ¿podemos producir más de este codiciado producto? En realidad, sí. Con la ayuda de los aceleradores de partículas, podemos simular reacciones nucleares complejas, similares a las que crearon oro en las estrellas. Pero estas máquinas solo pueden acrear oro átomo por átomo. Por lo tanto, se necesitaría casi la edad el Universo para producir un gramo, a un costo que supera con creces el valor actual del oro. Así que no es una solución muy buena. Pero si imaginamos que ya hemos extraído todo el oro enterrado en la Tierra, aún quedan otros lugares donde podríamos buscar. Se estima que el océano esconde unas 20 millones de toneladas de oro disuelto pero en concentraciones extremadamente pequeñas por lo que su recuperación resulta muy cara de momento. Tal vez un día, la fiebre del oro para la explotación de la riqueza mineral nos llevará a otros planetas de nuestro sistema solar. ¿Y quién sabe? Tal vez la siguiente supernova ocurrirá lo suficientemente cerca para colmarnos con su tesoro