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.
Дундад зуунд алхимичид боломжгүй мэт зүйлсийг оролддог байжээ. Тэд хар тугалгыг гялалзсан алт болгон хувиргахыг хүсдэг байв. Түүх тэднийг жигтэй хөгшин хүмүүс мэтээр дүрсэлдэг ч мөрөөдөл нь биелэх боломжтойг тэд мэдээгүй нь харамсалтай. Өнөөдөр бид орчин үеийн ололтуудын ачаар алт үйлдвэрлэх боломжтой болсон бөгөөд алхимичид хэдэн зуунаар л хоцорсон юм. Гэхдээ эхлээд энэ үнэт метал хэрхэн манай гаригт шигтгэгдсэнийг ойлгохын тулд бид одод руу ширтэх хэрэгтэй. Алт харь гарагаас ирсэн. Алт манай гарагийн чулуулаг хөрснөөс ургахын оронд сансарт боловсорч, "супернова" хэмээх оддын огцом тэсрэлтээр Дэлхий дээр бий болсон ажээ. Од нь хамгийн энгийн, хөнгөн элемент болох устөрөгчөөс бүрддэг. Их хэмжээний материалын асар их таталцлын даралт одны цөмд шахагдаж, цөмийн урвалыг идэвхижүүлдэг. Энэ үйл явц устөрөгчөөс энерги ялгаруулснаар одод гялалздаг юм. Олон сая жилийн турш энэ цэнэг устөрөгчийг илүү хүнд элементүүд болох гели, нүүрстөрөгч болон хүчилтөрөгчид хувирган, дараагийн элементийг илүү хурдан шатаасаар төмөр болон никельд хувиргана. Гэсэн ч тэр үед цөмийн цэнэг хангалттай энерги ялгаруулахаа больсноор цөмөөс ирэх даралт буурдаг. Гадна давхарга төв рүү нурж, гэнэтийн энергийн энэ урсгалаас буцаж ойход од дэлбэрч супернова үүсдэг. Сүйрч буй одны туйлын даралт маш өндөр тул хагас атомын протон болон электронууд цөмд хүчээр нэгдэн нейтрон үүсгэдэг. Нейтрон түлхэх цахилгаан цэнэггүй учир төмрийн бүлгийн элементүүдэд амархан баригдана. Олон нейтрон барих тусам энгийн нөхцөлд оддын үүсгэж чадахгүй хүнд элементүүд болох мөнгө, алт, хар тугалгаас эхлээд ураныг хүртэл үүсгэнэ. Устөрөгчөөс гели үүсэх сая жилийн хувирлаас ялгаатай нь супернова дахь хамгийн хүнд элементүүдийн үүсэл хэдхэн секундэд болж өнгөрдөг. Гэвч тэсрэлтийн дараах алтанд юу тохиолддог вэ? Улам тэлэх супернова цохилтын долгион од хоорондын завсраар элементүүдийн үлдэгдлийг хөдөлгөн, хий болон тоосны хуйлрах бүжиг үүсгэж шинэ одод болон гарагуудын гадаргад нягтруулан тогтооно. Алт дэлхийд ийм байдлаар ирж гарагийн судас руу геотермийн хүчээр шахагдан орсон байна. Олон тэрбум жилийн дараа, уг үнэт материалыг бид ховор байдлын улмаас уул уурхайн үнэтэй аргаар олборлож байна. Яг үнэндээ түүхийн туршид бидний олборлосон бүх алтыг Олимпын хэмжээтэй гуравхан усан санд овоолж болох бөгөөд алт уснаас 20 дахин нягт учраас энэ нь маш их жинтэй байна. Тэгвэл бид хүслэн болсон энэ барааг илүү ихээр үйлдвэрлэж чадах уу? Үнэндээ бол тийм. Эгэл бөөмийн хурдасгуур ашиглан одонд алт үүсгэсэн төвөгтэй цөмийн урвалыг зохиомлоор үүсгэж болно. Гэхдээ эдгээр машин алтыг зөвхөн атом, атомаар нь бүтээнэ. Иймд 1 грам алт үйлдвэрлэхэд ертөнцийн настай ойролцоо хугацаа орж, одоогийн алтны үнээс хэт давсан өртөгтэй болох юм. Тиймээс энэ тийм ч сайн шийдэл биш. Хэрэв бид дэлхийн бүх алтыг олборлож дууслаа гэж төсөөлбөл хайгуул явуулах өөр газрууд бас байна. Далайд ойролцоогоор 20 сая тонн уусмал алт байдаг боловч хэт бага агууламжтай учраас одоохондоо маш их зардалтай. Магадгүй нэг өдөр бид алтны хэрэгцээгээ нарны аймгийн өөр нэг гарагийн эрдэс баялгаар хангаж болох юм. Хэн мэдлээ, ирээдүйд аль нэг супернова бидэнд ойр болж эрдэнэсээр бороо оруулах ч юм билүү. Харин ингэхдээ дэлхийн бүх амьдралыг сөнөөхгүй гэж найдъя.