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.
ในช่วงยุคกลาง นักเล่นแร่แปรธาตุพยายามทำใน สิ่งที่ดูเหมือนจะเป็นไปไม่ได้ พวกเขาต้องการเปลี่ยนตะกั่วไร้ค่า ให้เป็นทองวาววับ ประวัติศาสตร์ได้ชี้ให้เห็นว่าคนเหล่านี้ เป็นพวกประหลาด แต่ถ้าเพียงพวกเขารู้ว่า ความฝันพวกเขาเป็นสิ่งที่ทำได้จริง อันที่จริง วันนี้เราสามารถผลิตทองบนโลกได้ ต้องขอบคุณสิ่งประดิษฐ์ยุคใหม่ ซึ่งนักเล่นแร่แปรธาตุเหล่านั้น พลาดไปไม่กี่ศตวรรษ แต่การที่จะเข้าใจว่า ทำไมโลหะมีค่าเหล่านี้ ถึงถูกฝังในโลกของเรา ก่อนอื่น เราต้องแหงนมองขึ้นไปยัง ดวงดาวบนท้องฟ้า ทองมาจากห้วงอวกาศ แทนที่เกิดขึ้นจากพื้นผิวของโลก มันถูกประกอบขึ้นในอวกาศ และมันอยู่บนโลกเนื่องจาก การระเบิดของดาวอย่างฉับพลัน ที่เรียกว่า ซุปเปอร์โนวา ดวงดาวนั้นสร้างจากไฮโดรเจนเป็นส่วนใหญ่ ซึ่งเป็นธาตุที่เบาและซับซ้อนน้อยที่สุด แรงโน้มถ่วงมหาศาล ที่เกิดจากสสารจำนวนมากนี้ ได้บีบอัดและทำให้เกิดนิวเคลียร์ฟิวชั่น ณ แกนกลางของดาว กระบวนการนี้ปล่อยพลังงานจากไฮโดรเจน มันทำให้ดาวส่องแสง หลายล้านปีผ่านไป ฟิวชั่นได้เปลี่ยนไฮโดรเจน ให้เป็นธาตุที่หนักขึ้น ฮีเลี่ยม คาร์บอน และออกซิเจน เผาผลาญธาตุที่เกิดทีหลังเร็วขึ้นเรื่อยๆ จนกลายเป็นเหล็ก และนิกเกิล อย่างไรก็ตาม ตรงจุดนั้นนิวเคลียร์ฟิวชั่น จะไม่เหลือพลังงานให้ปล่อยเพียงพอ และแรงดันจากแกนกลางจะค่อยๆหมดไป เปลือกชั้นนอกจึงยุบตัวมายังใจกลาง และเด้งกลับออกมา ตรงจุดการปล่อยพลังงานฉับพลันนี้ ดาวจึงระเบิด ทำให้เกิดซุปเปอร์โนวา แรงดันมหาศาลจากการยุบตัวของดาว นั้นสูงมาก ทำให้โปรตอนและอิเล็กตรอน ถูกรวมเข้าด้วยกันตรงแกนกลาง เกิดเป็นนิวตรอน ซึ่งนิวตรอนนั้นไม่มีประจุไฟฟ้า ดังนั้นพวกมันถูกจับได้ง่าย โดยกลุ่มธาตุเหล็ก นิวตรอนจำนวนมากถูกดักจับ เกิดการสร้างธาตุที่หนักขึ้น ซึ่งในสภาวการณ์ของดาวทั่วไป ไม่สามารถทำได้ จากเงิน ไปเป็นทอง จากตะกั่ว เป็นยูเรเนียม ในทางตรงกันข้าม กว่าไฮโดรเจน จะเปลี่ยนเป็นฮีเลียม ใช้เวลาร้อยล้านปี การสร้างธาตุที่หนักที่สุดในซุปเปอร์โนวา กินเวลาแค่ช่วงวินาที แต่อะไรที่เปลี่ยนเป็นทอง หลังจากการระเบิดกัน คลื่นกระแทกจากกการระเบิด ได้ส่งเศษชิ้นส่วนของธาตุ ในรูปแบบของกลุ่มแก๊ส กระตุ้นให้เกิดการหมุนเวียนของ ก๊าซและฝุ่นละออง ซึ่งจะรวมตัวไปเป็นดาวฤกษ์ และดาวเคราะห์ดวงใหม่ ทองของโลกก็น่าจะถูกส่งมาด้วยวิธีนี้ ก่อนจะถูกบีบอัดเป็นสายแร่ โดยพลังความร้อนใต้พิภพ หลายพันล้านปีต่อมา เราก็สกัดเอามันขึ้นมา โดยการขุดเหมือง เป็นกระบวนการราคาแพง ซึ่งเหมาะสมกับความหายากของทอง อันที่จริง ทองที่เราเคยขุด มาทั้งหมดในประวัติศาสตร์ สามารถกองรวมกัน ได้เท่ากับขนาดสระว่ายน้ำโอลิมปิก 3 สระ แม้ว่านี่จะหมายถึงน้ำหนักมหาศาล เพราะทองหนาแน่นกว่าน้ำถึง 20 เท่า แล้ว เราสามารถผลิต เจ้าสิ่งมีค่านี้ได้หรือเปล่า อันที่จริง ใช่ ด้วยการใช้เครื่องเร่งอนุภาค เราเลียนแบบ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่ซับซ้อน ซึ่งมันสร้างทองในดวงดาว แต่เครื่องจักรเหล่านี้สามารถสร้าง ทองได้เฉพาะทีละอะตอม ดังนั้นมันจะใช้เวลาเกือบทั้งจักรวาล เพื่อจะผลิต 1 กรัม ด้วยต้นทุนเกินกว่ามูลค่าปัจจุบันของทอง มันจึงไม่ใช่วิธีแก้ไขที่ดี แต่ถ้าเราจะบรรลุ ในข้อสมมติฐาน ถึงสถานที่ ที่สามารถขุดทอง ที่ฝังอยู่ทั้งหมดในโลก มันมีที่อื่นอีกที่เราต้องมอง มหาสมุทรมีทองละลายอยู่ประมาณ 20 ล้านตัน แต่ความเข้มข้นนั้นเจือจางมากๆ จึงทำให้ต้นทุนสูงเกินในปัจจุบัน บางทีวันหนึ่ง เราอาจจะเห็นการตื่นทอง กับความมั่งคั่งทางแร่ธาตุ บนดาวเคราะห์ดวงอื่นในระบบสุริยะ และใครจะรู้ บางทีการเกิดซุปเปอร์โนวาในอนาคต อาจจะเกิดขึ้นใกล้พอ ที่มันจะโปรยสมบัติล้ำค่าให้พวกเรา และหวังว่ามันจะไม่ทำลายชีวิต ทั้งหมดบนโลก ระหว่างเกิดกระบวนการ