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.
Vào thời trung cổ, các nhà giả kim cố gắng làm điều tưởng chừng như không thể. Họ muốn biến chất chì tầm thường thành vàng lấp lánh. Lịch sử khắc hoạ những người này là những kẻ lập dị già cỗi, nhưng giá mà họ biết được rằng giấc mơ của họ thực chất có thể đạt được. Thực vậy, ngày nay chúng ta có thể chế tạo vàng trên thế giới nhờ vào những phát minh hiện đại mà những nhà giả kim thời trung cổ hàng thế kỉ trước không có được. Nhưng để hiểu được làm thế nào thứ kim loại quý giá này xuất hiện trên hành tinh của chúng ta, việc đầu tiên chúng ta phải ngước nhìn lên những vì sao. Vàng là thực thể ngoài trái đất. Thay vì được tạo ra từ lớp vỏ trái đất đầy sỏi đá, nó thực chất được tạo ra trong vũ trụ và xuất hiện trên trái đất nhờ vào những vụ nổ sao biến động được gọi là vụ nổ siêu tân tinh. Các ngôi sao phần lớn được tạo ra từ hydro nguyên tố đơn giản nhất và nhẹ nhất. Lực hấp dẫn khổng lồ của nhiều vật chất đè nén và thúc đẩy phản ứng tổng hợp hạt nhân bên trong lõi ngôi sao. Quá trình này giải phóng năng lượng từ hydro làm ngôi sao toả sáng. Trải qua hàng triệu năm, sự tổng hợp đó biến hydro thành những nguyên tố nặng hơn: hê-li, các-bon, và ô-xi, đốt cháy những nguyên tố hoá học theo sau nhanh hơn để trở thành sắt và ni-ken. Tuy nhiên, lúc đó phản ứng tổng hợp hạt nhân không còn giải phóng đủ năng lượng nữa. và áp suất từ lõi yếu dần. Những lớp vỏ bên ngoài thu lại vào trung tâm. và nảy trở ra sau nguồn năng lượng bất ngờ này, ngôi sao bùng nổ tạo thành vụ nổ siêu tân tinh. Áp suất khổng lồ của ngôi sao bùng nổ quá cao đến nỗi các proton và electron bên trong buộc phải kết hợp với nhau trong lõi. tạo thành nơ-tron. Nơ-tron không đẩy các điện tích vì thế chúng dễ dàng bị hút bởi nhóm nguyên tố sắt. Hút nhiều nơ-tron giúp hình thành những nguyên tố nặng hơn mà một ngôi sao ở điều kiện bình thường không thể tạo ra được. từ bạc đến vàng, chuyển qua chì rồi đến u-ra-ni-um. Hoàn toàn đối ngược với sự biến đổi hàng triệu năm từ hydro sang hê-li sự tạo thành những nguyên tố nặng nhất trong một siêu tân tinh diễn ra chỉ trong vài giây. Nhưng điều gì sẽ xảy ra với vàng sau vụ nổ? Những làn sóng xung kích lan rộng của siêu tân tinh đẩy các mảnh vỡ nguyên tố của nó qua môi trường giữa các vì sao, khởi sự một vũ điệu lắc lư giữa khí và bụi và tụ lại trên những ngôi sao và hành tinh mới. Vàng của trái đất có khả năng được chuyển đến bằng các này trước khi được thấm vào các mạch bởi hoạt động địa nhiệt. Hàng tỉ năm sau, chúng ta hiện đang khai thác sản phẩm quý giá này bằng cách đào mỏ một quá trình tốn kém sẵn sàng được thực hiện vì sự khan hiếm của vàng. Thật ra, tất cả vàng chúng ta đã đào trong lịch sử chỉ có thể gom lại trong 3 chiếc bể bơi kích thước Olympic, mặc dù chúng tương ứng với một khối lượng lớn vì vàng đặc hơn nước gấp 20 lần. Vậy, chúng ta có thể sản xuất thêm món vật liệu đáng thèm khát này được không? Thật ra là có thể. Sử dụng máy gia tốc hạt, ta có thể phỏng theo các phản ứng hạt nhân phức tạp giúp tạo ra vàng trên những vì sao. Nhưng những chiếc máy này chỉ có thể cấu thành vàng theo từng nguyên tử một. Nên có thể phải mất một khoảng thời gian bằng với tuổi vũ trụ để tạo ra một gam với chi phí lớn hơn rất nhiều lần so với giá thành của vàng hiện nay. Thế nên đây không phải là một giải pháp tốt. Nhưng giả sử ta phải tìm một điểm giả thuyết nơi ta có thể đào tất cả vàng được chôn trên trái đất, có rất nhiều nơi để ta có thể xem xét. Đại dương cất giữ khoảng 20 triệu tấn thể vàng hòa tan nhưng với nồng độ cực nhỏ, làm cho việc phục hồi trở nên vô cùng tốn kém. Có lẽ một ngày nào đó, chúng ta sẽ thấy vàng lẫn với nguồn tài nguyên khoáng sản của các hành tinh khác trong hệ mặt trời của chúng ta. Và biết đâu được Có thể trong tương lai vụ nổ siêu tân tinh diễn ra đủ gần để gieo rắc nguồn châu báu đến chúng ta hy vọng trong quá trình đó, sự sống trên trái đất sẽ không bị tiêu diệt.