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.
Orta Çağ zamanlarında, simyacılar görünürde imkansız olanı başarmaya çalıştılar. Değeri az kurşunu, ışıldayan altına dönüştürmeyi istediler. Tarih bu insanları garip yaşlı insanlar olarak betimledi; ama keşke hayallerinin gerçekten de başarılabileceğini bilselerdi. Gerçekten de, bu Orta Çağ simyacıların birkaç yüzyılla kaçırdığı modern icatlar sayesinde bu günlerde Dünya'da altın üretebiliyoruz; ama her şeyden önce, bu değerli metalin bizim gezegenimize nasıl gömüldüğünü anlamak için, yukarıya doğru yıldızlara göz dikmeliyiz. Altın Dünya dışından gelen bir şeydir. Altın, gezegenin kayalık yerkabuğundan meydana geleceğine aslında uzayda meydana geldi ve supernova denilen şiddetli yıldız patlamalarından dolayı Dünya'da var olmakta. Yıldızlar çoğunlukla en basit ve en hafif element olan hidrojenden oluşurlar. Çok miktardaki maddenin, çok yüksek kütleçekimsel basıncı sıkışmaya neden olur ve yıldızın çekirdeğinde nükleer füzyonu tetikler. Bu süreç hidrojenden enerji salınımına neden olur ve bu da yıldızın parlamasına neden olur. Milyonlarca yıldan fazla sürede, füzyon, hidrojeni daha ağır elementlere dönüştürür: Helyum, karbon ve oksijen. Sonradan oluşan elementler daha da hızlı yanar ve demir ve nikel oluşumuna ulaşılır ama bu noktada nükleer füzyon artık yeterince enerji salmaz ve çekirdekten gelen basınç yavaşça azalır. Dış katmanlar merkeze doğru çöker ve bu ani enerji girişinden tekrar teperek yıldız patlar ve supernova oluşur. Çöken yıldızın aşırı derecedeki basıncı öyle çok yüksektir ki; atomaltı protonlar ve elektronlar çekirdekte birleşmeye zorlanır ve böylece nötronlar oluşur. Nötronların hiç itici yükleri yoktur. Dolayısıyla demir grubu elementleri tarafından kolayca yakalanır. Birçok sayıda nötronun yakalanması, normal durumlarda bir yıldızın oluşturamayacağı gümüşten altına, kurşundan uranyuma kadar daha ağır elementlerin oluşmasını sağlar. Hidrojenden helyuma dönüşümün milyonlarca yıl sürmesine çok tezat olarak en ağır elementlerin süpernovada yaratılması sadece saniyeleri alır; ama patlamadan sonra altına ne olur? Genişleyen süpernova şok dalgası yıldızlar arası ortamda elementsel birikintiyi ileriye doğru iter ve yeni yıldızlara ve gezegenlere yoğunlaşan gazın ve tozun girdaplı dansını tetikler. Jeotermal aktivitelerle maden damarları içinde yoğrulmadan önce Dünya'daki altın büyük olasılıkla bu yolla Dünya'ya iletildi. Milyarlarca yıl sonra, bu günlerde bu değerli ürünü altının enderliğiyle maliyeti artan pahalı bir işlemle, madencilikle elde ediyoruz. Aslında geçmişte madencilikle elde ettiğimiz altın miktarı, altın sudan 20 kat daha yoğun olduğu için çok fazla bir miktara denk gelse de, sadece 3 olimpik havuzuna sığar. Peki, bu çok istenilen malın daha fazlasını üretebilir miyiz? Aslında, üretebiliriz. Parçacık hızlandırıcıları kullanarak, yıldızlarda altını oluşturan karmaşık nükleer tepkimeleri taklit edebiliriz; ama bu makineler sadece birer birer atom oluşturarak altını meydana getirebilir. Dolayısıyla bir gram üretmek neredeyse evrenin yaşı kadar bir süre alır ve altının şimdiki değerini çokça aşan bir maliyette olur. Dolayısıyla, bu çok iyi bir çözüm değil. Eğer Dünya'da gömülü altınının hepsini elde ettiğimiz varsayımsal noktaya gelirsek; arayabileceğimiz başka yerler var. Okyanus, tahmini 20 milyon ton çözülmüş altın içeriyor; ama çok düşük konsantrasyonda bulunması kazanımını şimdilik çok maliyetli kılıyor. Belki bir gün, güneş sistemimizdeki başka gezegenlerin mineral zenginliğinden faydalanmak için yapılan altın hücumlarını göreceğiz. Kim bilir? Belki gelecekte, hazine yağmuruna tutacak kadar yeterince yakında bir süpernova meydana gelebilir ve umarım bu süreçte, Dünya'daki bütün hayatı yok etmez.