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.
中世の間 錬金術師たちは 不可能とも思えることに挑戦しました 彼らは安っぽい鉛を キラキラ光る金に変えようとしました 歴史上 彼らは 年寄りの変人達として描かれています しかし もし彼らが錬金術は実現可能であると 知っていたとしたらどうでしょうか? 実際に現代では 地球上で金を作ることができます 錬金術師達が 何世紀もの間 実現できなかった 近代の発明によってです しかし この貴金属が 最初に地球に埋め込まれたかを 理解するためには 私たちは星空を 見上げなければなりません 金は地球外からきたのです 地球のゴツゴツした 地殻から生まれたのではなく 金は宇宙で作られ 超新星と呼ばれる 破滅的な星の爆発によって 地球に存在するのです 恒星の大部分は最も単純で軽い元素である 水素からできています 多量の物質は巨大な重力を引き起こし 圧縮により 星の中心部において 核融合反応を引き起こされます このプロセスで 水素からエネルギーが放出され 星は輝きます 何百万年以上もの間 核融合が水素をより重い元素- ヘリウム、炭素、酸素などに 変化させ さらに燃焼が加速すると 元素は鉄やニッケルになります しかし核融合反応が 十分なエネルギーを放出しなくなると コアからの圧力も 小さくなっていきます 外殻が崩壊して 中心に向かい この突然のエネルギー吸収の反動により 超新星爆発が起こります 星が崩壊する時の圧力は あまりに高いので 原子を構成する陽子や電子が 原子核に閉じ込められ 中性子を作ります 中性子は反発する電荷を持たないので 鉄族元素に簡単に取り込まれます 複数の中性子を取り込むことで 通常の環境では生成できない より重い原子の生成が 可能になります 銀から金 さらに鉛やウランまでもが作られます 水素からヘリウムへの変化は 数百万年間に及ぶのに対して 超新星爆発による 最も重い元素の生成は わずか数秒間で行われます ではこの爆発の後に 金には何が起こるのでしょうか? 超新星の衝撃波の広がりによって 元素の破片を吹き飛ばされ 星間媒質を通り抜け ガスと塵の渦巻きのダンスを起こし 新しい星や惑星へと凝縮されます 地球の金は地熱の働きで 鉱脈に練りこまれる前は このように届けられたのでしょう 私たちは何十億年もの後に この貴重な物質を採掘により掘り起こします これは金の希少性により 費用のかかるプロセスとなっています 実際には私たちが 過去に掘り起こした全ての金は オリンピックで使うスイミングプールの たった3倍分ですが しかし非常に大きな重さになります なぜなら金は水の約20倍もの 密度があるからです では私たちは誰もが欲しいこの物質を 作ることができるのでしょうか 答えは「イエス」です 私たちは 粒子加速器を使い 恒星の中の金を作る複雑な核反応を 真似することができます しかしこの機械では 金の原子を1つ1つしか作れません そのため1グラムを作るだけでも 途方もない時間と 現在の金の価値よりも 遥かに高いコストがかかります ですから あまりよい方法ではありません 私たちが地球上に埋蔵されている 全ての金を掘りつくしたと 考えられる時点に至ったときには 他にも探すことができる 場所があるでしょう 海洋には2000万トンの金が 溶けていると推計されます しかしあまりに濃度が薄く 現在の技術では 回収があまりに高くつきます 多分いつか 私たちは 太陽系の他の惑星から鉱物の富を取り出す ゴールドラッシュを迎えるでしょう もしかしたら 未来に近くで 超新星爆発が発生し 私たちにこの富を もたらすかもしれません その時に地球上の生命が 全て絶滅しなければいいですね