Как в космосе создаются самые ценные металлы

Аристотель однажды сказал, что золото — это вода, затвердевшая в земле и смешанная с лучами Солнца. Другие утверждали, что золото было сделано с помощью философского камня. Когда древние инки впервые увидели золото, они решили, что этот металл, упавший с неба, — слезы мифического существа. Но его настоящее происхождение гораздо более эпично. Давайте перенесемся в очень далекое прошлое. В те времена, когда не было ни людей, ни животных. Когда еще не существовало динозавров. В эпоху, когда простейшие формы жизни только формировались. Наша планета напоминала огромный котел химических элементов. Постоянно происходили извержения вулканов, землетрясения и вспышки молний. Это было около трех миллиардов девятисот миллионов лет назад.

В этот период через Солнечную систему пролетали огромные астероиды. Они падали на Меркурий, Венеру, Землю и Марс. Возможно, что астероиды также упали на Луну и оставили на ней большие кратеры. На нашей планете произошел настоящий апокалипсис. Но, к счастью, никто его не почувствовал, потому что жизни еще не было. Вместе с разрушениями астероиды принесли металлы. Но были ли металлы на Земле до этого? Конечно! Ядро нашей планеты состоит в основном из металлов, таких как железо. Оттуда оно распространяется в земную кору, смешивается с магмой, вступает в контакт с кислородом и соединяется с другими элементами. Но как они попали в ядро? Простые атомы водорода и гелия сливались и образовывали более тяжелые элементы внутри гигантских звезд. Затем взорвались сверхновые, создав большие облака пыли и газа. Эти облака достигли нашей галактики и начали вращаться вокруг Солнца. Со временем из пыли и остатков звезд образовались планеты. Одной из них была наша Земля.

Металлы, лежащие в недрах нашей планеты, трудно добыть. И у нас не было бы тех технологий, которые мы имеем сейчас, если бы не метеоритный дождь, который оставил металлы на поверхности Земли. Есть две теории. Первая предполагает, что мощные взрывы сверхновых вдали от нашей Вселенной образовали множество металлов. Во время взрыва начался ядерный синтез, в результате которого образовались атомы золота. Затем взрывная волна разбросала эти раскаленные кусочки в разные стороны. Они долго летали, остывали в холодном космосе и в итоге достигли Солнечной системы. Другая теория гласит, что золото и прочие металлы появились из-за слияния двух нейтронных звезд. Это звезды, которые по размеру во много раз меньше Солнца, но в несколько раз тяжелее его. И это объекты с огромной гравитационной силой и плотностью. В результате их столкновения образовался интенсивный всплеск гамма-излучения, которое могло синтезировать золото.

В две тысячи семнадцатом году астрофизики впервые наблюдали столкновение двух нейтронных звезд. С помощью детекторов гравитационных волн они обнаружили следы тяжелых металлов, включая золото. Таким образом, эта теория кажется более вероятной. А что, если пойти еще дальше? Откуда взялись звезды? Облака пыли и газа рассеяны по всей Вселенной. Они смешиваются, объединяются в единую массу и растут как снежный ком. Они давят друг на друга и образуют гравитационную силу. Когда весь материал схлопывается, он начинает нагреваться. И тогда этот всплеск энергии создает звезду. Некоторые физики предполагают, что звезды в течение своей жизни могут производить большинство элементов периодической таблицы. Если эта теория верна, то наши тела тоже состоят из звезд. Возможно, мы часть гигантской сверхновой звезды, взорвавшейся миллиарды лет назад на другом конце Вселенной. С момента появления этой теории прошло больше пятидесяти лет, но никто ее не доказал и не опроверг.

Итак, вернемся к золоту. Одно из крупнейших в мире месторождений золота находится на юге Африки. Ученые считают, что драгоценный металл появился там больше двух миллиардов лет назад после падения гигантского метеорита. Люди уверены, что золото спрятано в мировом океане. Под водой может находиться от десяти до двадцати миллионов тонн драгоценного металла. Но это не крупные куски, а крошечные частицы, растворенные в жидкости. Добыча такого золота слишком дорога. Теперь давайте узнаем, как люди добывают золото и превращают его в ювелирные изделия. Сначала люди находят месторождения золота — большие участки земли или камня, где спрятано золото. Рабочие используют кирки, лопаты и машины для извлечения блестящих кусочков из породы. Затем эти кусочки растворяют в специальной кислоте, которая отделяет золото от твердых частиц. После этого из драгоценного металла удаляют другие вещества путем плавления или с помощью микроорганизмов. Когда золото очищено, его проверяют на чистоту. Эталон — девяносто девять целых девять десятых процента. Вот и всё. Ваше золото готово к использованию. Вы можете превратить его в ювелирное изделие или часть электронного устройства.

Самые редкие металлы на Земле также попали сюда со звезд. Я говорю о родии и иридии. Они в несколько раз дороже золота — не из-за своей красоты, а из-за практической ценности. Родий и иридий могут превращать вредные газы в безвредные. И девяносто процентов спроса на эти металлы приходится на рынок автопроизводителей. Люди используют их в производстве автокатализаторов. Они необходимы для очистки вредных выхлопов. Когда токсичные вещества, образующиеся при сгорании топлива, вступают в контакт с драгоценными металлами, они превращаются в свои более безопасные формы. На стенки цилиндра катализатора наносят микрослой родия и иридия. Золото, платина, родий и иридий — самые дорогие металлы. Но как насчет самых прочных? Определить победителя непросто, потому что прочность металла зависит от четырех критериев. Первый — это прочность на разрыв. Это способность металла сопротивляться разрыву. Например, глина для лепки имеет низкую прочность на разрыв, потому что ее можно легко растянуть в разных направлениях. Среди металлов вольфрам, пожалуй, самый труднорастяжимый.

Второй критерий — прочность на сжатие. Это способность металла сопротивляться сжатию. И здесь лидирует хром. Третий критерий прочности металлов — предел текучести. Чтобы проверить его, нужно сделать из любого металла стержень, а затем попытаться согнуть его и сломать. Металл, который оказывает наибольшее сопротивление, имеет высокий уровень предела текучести. И здесь себя хорошо показывает титан. Четвертый критерий — ударная прочность. Он демонстрирует, насколько прочен металл при падении или ударе. В этом отношении железо показывает хороший результат. У каждого металла есть свои сильные и слабые стороны. Хром, например, обладает высокой устойчивостью к сжатию, но низкой — к растяжению. Люди делают сплавы металлов, чтобы объединить их сильные стороны. Итак, мы узнали о самых редких и самых дорогих металлах. А что насчет других элементов? Какое самое редкое вещество в мире? Познакомьтесь с астатом — самым редким элементом на планете. Во всем мире найдено около двадцати пяти граммов этого вещества. Скорость его распада равна скорости образования. Поэтому количество вещества в природе не меняется.

Люди обсуждали его с начала девятнадцатого века и открыли к концу столетия. Но даже сейчас, спустя столько лет, мы мало что знаем об этом элементе. В тысяча восемьсот шестьдесят девятом году создатель периодической таблицы Дмитрий Менделеев узнал, что существует некое вещество под номером восемьдесят пять в группе галогенных элементов. В эту группу неметаллов входят такие вещества, как фтор, хлор, бром и йод. Астат считается самым тяжелым из всех известных галогенов и наиболее похожим на металлы. Он имеет низкую температуру плавления и плохо проводит тепло и электричество. В твердом состоянии он хрупок и имеет темный цвет. Даже сегодня ученые не знают всех его свойств. Найти его в природе практически невозможно, но химики научились синтезировать его. Люди не знают, как использовать этот элемент, потому что он слишком радиоактивен. Но в некоторых лабораториях ученые проводят эксперименты с использованием астата для лечения заболеваний щитовидной железы.