貴金属の大生産地、宇宙

宇宙は、何一つ失われることのない完璧で巨大な循環システムとして機能している。太陽はその一生を終えるとき、地球を飲み込み、地球を形成する元素は次世代の星の一部となる。

貴金属の大生産地、宇宙
宇宙は完璧で巨大なリサイクルシステムとして機能しており、何も失われることはない。写真 NASA / Unsplash

金、銀、ジルコニウム、カドミウム、プラチナ、スズなど、宝飾品やインゴットとして人類に珍重されている物質が、中性子星の爆発によって生み出され、宇宙空間に放り出されて、形成段階にある惑星と合体しているのです。

宇宙は完全なリサイクルシステムで、何も失われることはないのです。地球が太陽に食われたとき、残った原子が次の世代の星になるのです。

アトムとはギリシャ語を起源とする言葉で、不可分と考えられていたため「切ることができない」という意味ですが、現在では電子、陽子、中性子といういくつかのパーツから構成されていることが分かっています。これらは順番に、いわゆる素粒子であるクォークに分けることができる。

この元素の量によって、水素、ヘリウム、鉛、金、マグネシウムなどさまざまな名前がついていますが、これは人体、つまり私たちは、酸素(65%)、水素(9.5%)、カルシウム(1.5%)などの原子でできており、いわゆる軽いものが中心であるため、知っておくべき重要なことなのです。

つまり、地球にもこれらをはじめ、酸素が優勢で、次いでケイ素、アルミニウムが多いということになる。しかし、太陽系を観察すると、最も多いのは水素で、次いで酸素の1000倍もあるヘリウムが多く、第二次世界大戦後に発見されたので比較的最近のものであることが興味深い。

これらの元素はどのようにして、あるいはどこから発生するのでしょうか?

現在までのところ、最も一般的な答えは、ビッグバン、あるいは130億年前に起こった前世の宇宙の大爆発で、当初は素粒子やクォークだけが存在し、それが徐々に冷えて結合し、陽子、中性子、基本原子(水素、ヘリウム、リチウム)...が作られたと考えられています。

では、その他の元素はどこから来たのでしょうか?ここで鍵となるのは、主に水素からなる巨大なガス雲が形成されることである。

その中で核反応が起こり、水素がヘリウムに変わり、エネルギーを放出して高温になる。つまり、太陽は何十億年もかけてヘリウムを生産する巨大な炉であり、45億年もの間、この作業を行い、現在は水素よりも多くのヘリウムを生産している。

太陽はヘリウムをより多く融合させなければならないため、温度が上昇し、炭素を生成して赤色巨星になる。現在、太陽と地球の距離(天文単位:AU)の約1%であるその大きさは、2AUまで成長し、私たちの惑星は食い尽くされてしまうだろう。

地球にとって、これは温度が上昇し、大気が蒸発し、短時間で私たちを形成する材料が太陽と一緒に溶けることを意味しますが、これは45億年後に起こるだろう、とガンマ線と超新星の研究の専門家を明らかにした。

この巨大な核の炉の仕事が終わると、星は白色矮星となり、惑星状星雲で観察されるように、それが生み出した物質(炭素と酸素)は飛び去ってしまうのだ。

しかし、太陽は最大ではなく、25倍もの質量を持つ星がある。つまり、質量が大きく、温度が高く、ネオンやシリコンなどの重い元素を作り出すことができ、実際、中心部に鉄のコアを作るのが普通である。

このプロセスを維持できなくなると、星は大きくなり、超新星爆発という形で死ぬ。中国の天文学者が記録した1054年に爆発したことで知られるカニ星雲の残骸に見られるように、さすがにこれらの元素を宇宙空間に投げ捨てるのである。

最も重い元素は、いわゆる中性子星で作られる。その大きさはメキシコシティよりも小さいかもしれないが、密度が高く、小さじ一杯の物質で象と同じ重さになる。

最も重い星は2つ1組で存在するため、光のスペクトルの違いを超えて研究することができます。最近、LIGO プロジェクトは 2017 年に 2 つの中性子星またはキロノバ、彼らはまた知られているように、鉄よりも重い要素が形成されるプロセスの合併をキャプチャすることができた重力波を通じてそれらを分析するために始めた。

2017年に観測されたこの事象では、地球1個分の質量(地球を構成する質量)以上の金が生成されたそうですから、これらの天体で生成される重元素の量を想像してください。