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.
За часів середньовіччя алхіміки намагалися досягти здавалося б, неможливого. Вони хотіли перетворити звичайний свинець на блискуче золото. Історія зображує цих людей диваками, але якщо б вони тільки знали, що їх мрії були цілком досяжними. І справді, сьогодні ми можемо виготовляти золото на Землі завдяки сучасним винаходам, про які середньовічні алхіміки, кілька століть тому, навіть не здогадувалися. Щоб зрозуміти, як цей дорогоцінний метал потрапив на нашу планету, ми повинні звернутся до зірок. Золото - це позаземний метал. Замість того, щоб виникнути у кам'янистій корі планети, насправді, він був створений у космосі, а знаходиться на Землі через вибух так званої наднової зірки. Загалом, зірки складаються з водню - найпростішого і найлегшого елементу. Величезна гравітація стискає матеріал настільки, що запускає ядерний синтез в ядрі зірки. Цей процес вивільняє енергію з водню, що змушує зірку сяяти. За багато мільйонів років фузія трансформує водень у більш важкі елементи: гелій, вуглець і кисень, розжарюючи їх все більше, щоб перетворити у залізо та нікель. Однак тоді ядерний синтез більше не вивільняє достатньо енергії і тиск в ядрі слабне. Зовнішні шари, що стискалися, руйнуються від раптового вивільнення енергії, зірка вибухає, утворюючи наднову. Тиск зірки, яка вибухнула, настільки високий, що субатомні протони і електрони об'єднуються, утворюючи нейтрони. Нейтрони не мають електричного заряду, через що вони легко приєднуються елементами групи заліза. Декілька нейтронів сприяють формуванню більш важких елементів, які, за нормальних умов, не можна сформувати: з срібла - золото, та зі свинцю - уран. На відміну від трансформації водню у гелій, що займає мільйон років, створення важких елементів у наднових зірках займає усього кілька секунд. Але що відбувається з золотом після вибуху? Наднова ударна хвиля розсіює його часточки космосом, призводячи до об'єднання газу та пилу у формування нових зірок та планет. Золото на землі, ймовірно, було створено саме таким чином перед формуванням у корі за рахунок геотермальної активності. Через мільярди років ми зараз добуваємо цей коштовний метал; дорогий процес, який ускладнюється через рідкість золота. Насправді, все золото, що ми добули в історії, можна помістити у три Олімпійських басейни, хоча це велика кількість, тому що золото майже в 20 разів щільніше за воду. Тож, чи можемо ми виробляти більше цього бажаного металу? Насправді, так. Використовуючи прискорювачі частинок, ми можемо імітувати складні ядерні реакції, що створюють золото в зірках. Але ці машини можуть створювати золото тільки атом за атомом. Тому знадобиться майже століття, щоб створити один грам, що з економічної точки зору, значно перевищує поточну вартість золота. Тому це не дуже гарна ідея. Але якщо гіпотетично припустити, то окрім місць, де ми добували всі земні запаси золота, є й інші, на які нам можна звернути увагу. В океані знаходиться приблизно 20 млн. тонн розчиненого золота, але в дуже малих кількостях, що зараз робить його відновлення занадто дорогим. Можливо, одного разу ми стикнемося з "золотою лихоманкою" мінеральних багатств інших планет нашої Сонячної системи. І хто знає? Можливо, майбутня наднова зірка вибухне десь поблизу та омиє нас своїм скарбом, і, сподіваюся, в процесі не викорінить усе живе на Землі.