في الآونة الأخيرة، شهد سوق الذهب تقلبات عنيفة. هل تولي اهتماما خاصا لذلك؟ وفقًا لمجلس الذهب العالمي، فإن إجمالي كمية الذهب المستخرج عالميًا بحلول نهاية عام 2025 يبلغ حوالي 216.000 إلى 220.000 طن[1] - وهو ما يكفي لملء ما يقرب من أربعة ونصف حمامات سباحة أولمبية (طولها 50 مترًا، وعرضها 25 مترًا، وعمقها مترين).
المصدر: أخبار CCTV
لقد كان الذهب دائما رمزا للثروة. ليس ذلك فحسب، بل إنها أيضًا واحدة من المواد الخام الصناعية المهمة للغاية.
يتمتع الذهب بموصلية كهربائية ممتازة، وموصلية حرارية وليونة، مما يجعله يستخدم على نطاق واسع في المكونات الأساسية للهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر والرقائق وغيرها من المنتجات الإلكترونية لضمان استقرار نقل الإشارة؛ وفي مجال الطيران، يمكن استخدامه لصنع طبقات طلاء للمركبات الفضائية لمقاومة الأشعة الكونية ودرجات الحرارة القصوى؛ في المجال الطبي، تُستخدم سبائك الذهب لصنع أطقم الأسنان ودعامات القلب وغيرها من المعدات، مع التوافق الحيوي والمتانة. بالإضافة إلى ذلك، يُستخدم الذهب أيضًا في العديد من المجالات مثل الطباعة المضادة للتزييف وتصنيع الأدوات الدقيقة...
ولكن هل فكرت يومًا من أين يأتي الذهب؟
الأرض ليست قادرة على هذا.
معظم العناصر من حولنا، مثل الأكسجين الذي يشكل الهواء، والكربون الذي يشكل الحياة، والحديد الذي يشكل الفولاذ، تولد داخل النجوم. النجوم تشبه "الأفران" الطبيعية في الكون. من خلال تفاعل الاندماج النووي في القلب، تتحول العناصر الخفيفة (الهيدروجين والهيليوم) خطوة بخطوة إلى عناصر أثقل (عناصر أخرى غير الهيدروجين والهيليوم، مثل الكربون والنيتروجين والأكسجين والسيليكون والحديد وما إلى ذلك).
إلا أن "قدرة التشكيل" للنجم لها أيضا حد أعلى واضح، وهو ما يسميه علم الفلك "الحد الحديدي": فعندما يصل الاندماج النووي داخل النجم إلى عناصر الحديد، سيتوقف تماما. جميع العناصر بعد الحديد في الجدول الدوري لا يمكن إنتاجها عن طريق الاندماج النووي العادي داخل النجوم.
إذا كنت تريد تحويل ذرات الحديد إلى عناصر أثقل منه، مثل المعادن الثمينة مثل الذهب والبلاتين، فلن لا تطلق الطاقة فحسب، بل ستحتاج إلى ابتلاع كمية هائلة من الطاقة. يتجاوز مستوى الطاقة هذا بكثير البيئة الموجودة داخل أي نجم. حتى النجم الأكثر ضخامة في الكون لا يمكنه تحقيق مثل هذه الظروف.
لفترة طويلة، اشتبه علماء الفلك في أن الذهب جاء من حدث متطرف: اصطدام نجمين نيوترونيين.
الاصطدام النهائي للنجوم الميتة
إن ما يسمى بـ "النجم النيوتروني" هو البقايا التي تُركت بعد موت نجم ضخم. وبعد أن يحرق النجم وقوده النووي، فإنه ينهار بشدة تحت تأثير جاذبيته، وتنضغط المادة الموجودة في قلبه إلى أقصى الحدود. يبلغ قطر النجم النيوتروني النموذجي حوالي 20 كيلومترًا فقط (أي ما يعادل حجم مدينة) ويبلغ كتلته 1.4 شمسًا. ملعقة من مادة النجم النيوتروني تزن مئات الملايين من الأطنان.
عندما يلتف نجمان نيوترونيان معًا تحت تأثير الجاذبية ويصطدمان في النهاية بعنف، تكون درجة الحرارة والضغط في لحظة الاصطدام كافية لتشكيل المواد وتحويلها إلى معادن ثمينة مثل الذهب والبلاتين. وفي عام 2017، "شاهد" علماء الفلك هذه العملية بأعينهم لأول مرة.
في 17 أغسطس 2017، التقط كاشف موجات الجاذبية LIGO في الولايات المتحدة وكاشف VIRGO في أوروبا مجموعة من إشارات موجات الجاذبية في نفس الوقت. وبعد 1.7 ثانية فقط، اكتشف تلسكوب فيرمي لأشعة غاما الفضائي أيضًا انفجارًا لأشعة غاما.
وفي وقت لاحق، أجرى نحو 70 تلسكوبا أرضيا وفضائيا حول العالم عمليات رصد متابعة من نطاقات موجية متعددة مثل الأشعة تحت الحمراء والأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية والراديو، مما يؤكد أن الإشارة جاءت من حدث اندماج نجمين نيوترونيين ثنائيين، والذي حدث في مجرة هيدرا NGC4993، على بعد 130 مليون سنة ضوئية من الأرض.
أكدت هذه الملاحظة أن منتجات الاصطدام تحتوي على عدد كبير من العناصر الثقيلة [2].
تُظهِر الصور التي قدمتها مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية، وUS LIGO، وآخرون، نجمين نيوترونيين مندمجين. مصدر الصورة: وكالة أنباء شينخوا
"اندماج الاندماجات" - سر "الضواحي الكونية"
تم العثور أخيرا على مصدر الذهب. ولكن بعد ذلك ظهرت مشكلة جديدة: اكتشف علماء الفلك أن النجوم الموجودة في المناطق الخارجية للعديد من المجرات تحتوي أيضًا على الذهب والبلاتين. هذا غريب. الحدود الخارجية للمجرات هي ضواحي الكون، مع عدد قليل من النجوم وعدد قليل من انفجارات المستعرات الأعظم. منطقيا، لا ينبغي أن يكون هناك الكثير من العناصر. من أين أتى هذا الذهب؟
مؤخرًا، تقدم دراسة جديدة نُشرت في مجلة Astrophysical Journal Letters إجابة محتملة لهذه المشكلة الصعبة.
في 6 سبتمبر 2023، التقط جهاز رصد انفجارات أشعة جاما الموجود على متن القمر الصناعي فيرمي انفجارًا قصيرًا ولكن عنيفًا لأشعة جاما وسجله على أنه GRB 230906A. تعد انفجارات أشعة جاما من بين الانفجارات الأكثر عنفًا في الكون، وعادةً ما تكون الانفجارات قصيرة الأمد علامة على اصطدام النجوم النيوترونية.
يتمتع تلسكوب فيرمي بمجال رؤية واسع، لكن موقعه ليس دقيقًا بدرجة كافية. بعد ذلك، تولى مرصد نيل جريلز سويفت زمام الأمور وقام بتضييق الموقع قليلاً. ثم وصل مرصد تشاندرا للأشعة السينية إلى مكان الحادث، مستخدمًا 18 ساعة ونصف من التعريض لتحديد إحداثيات مصدر الانفجار.
وبعد تحديد الإحداثيات، وجه علماء الفلك تلسكوب هابل الفضائي إلى ذلك الموقع ورأوا مشهدًا غير متوقع: كانت هناك مجرة خافتة وصغيرة للغاية، مختبئة في تدفق غازي ضخم يبلغ طوله 600 ألف سنة ضوئية. يبلغ عرض مجرتنا درب التبانة حوالي 100.000 سنة ضوئية، ويبلغ طول هذا التدفق من الغاز ستة أضعاف طوله.
يُظهر الرسم التوضيحي لهذا الفنان مجموعة من المجرات المندمجة على بعد حوالي 8.5 مليار سنة. تسبب زوج من النجوم النيوترونية المندمجة في إحدى المجرات في حدوث انفجار كيلونوفا، مما أدى إلى إنتاج ما قد يكون أبعد انفجار لأشعة جاما تم اكتشافه على الإطلاق. مصدر الصورة: ماريا كريستينا فورتونا / ناسا / مركز شاندرا للأشعة السينية.
التيار نفسه هو بقايا اصطدام أقدم. منذ مئات الملايين من السنين، اصطدمت مجموعة من المجرات. سحب المد الجاذبي الضخم الغاز والغبار من كل مجرة وألقاه في الفضاء بين المجرات، مشكلًا هذا النهر الطويل المذهل من الغاز. وفي هذا النهر الطويل، تجمعت المواد التي تم سحبها ببطء، وبردت، وانهارت، وولدت مجرة صغيرة.
هذا هو المكان الذي تبدأ فيه القصة لتصبح أكثر تعقيدًا. وُلدت العديد من النجوم في هذه المجرة الصغيرة، ومن بينها نجمان ضخمان أكملا حياتهما وانهارا إلى نجوم نيوترونية. كان النجمان النيوترونيان يقتربان أكثر فأكثر بفعل الجاذبية. وبعد دوامة طويلة، اصطدموا معًا أخيرًا. أنتج الاصطدام وميض انفجار أشعة جاما وأنتج أيضًا عناصر ثقيلة مثل الذهب والبلاتين، والتي تناثرت في الأطراف الخارجية للمجرة وفي الفضاء بين المجرات.
تصادم واحد يولد آخر. تصطدم المجرات بالمجرات، مما يؤدي إلى خروج نهر من الغاز؛ وتنمو مجرات صغيرة من نهر الغاز؛ يصطدم نجمان نيوترونيان في المجرات الصغيرة مرة أخرى، مما يؤدي إلى تناثر الذهب المنشأ حديثًا في كل الاتجاهات. تمتد هذه السلسلة السببية إلى مئات الملايين من السنين وتربط بين حدثين عنيفين من حجم المجرات إلى حجم النوى الذرية.
"خيمياء" الكون
والسؤال الذي حير علماء الفلك – لماذا يوجد الذهب في النجوم عند أطراف المجرات – أصبح له الآن تفسير أنيق. يمكن أن تؤدي اصطدامات النجوم النيوترونية، مثل GRB 230906A، والتي تحدث في الأطراف الخارجية للمجرات أو حتى في الفضاء بين المجرات، إلى إنتاج عناصر ثقيلة في مكانها بعيدًا عن مركز المجرات. تمتزج هذه العناصر مع الغاز المحيط، وعندما يولد الجيل القادم من النجوم من هذا الغاز، يظهر فيها الذهب والبلاتين بشكل طبيعي.
على بعد 4.7 مليار سنة ضوئية، في مجرة صغيرة مخبأة في أعماق نهر غازي، أكملت بقايا نجمين ميتين اصطدامها النهائي، مما أدى إلى تكوين دفعة من الذهب، والتي تبددت بعد ذلك في الفضاء بين النجوم، في انتظار أن تمتصها نجوم المستقبل. العملية برمتها ليس لها أي غرض وهي مجرد نتيجة للجاذبية والفيزياء النووية التي تعمل وفقًا للقواعد. لكن هذه المجموعة من القواعد هي التي تسمح للكون بتنقية الذهب الحقيقي في أكثر الزوايا المقفرة.
مراجع
[1] https://www.gold.org/goldhub/data/how-much-gold?utm_medium=email&utm_source=newsletter&utm_campaign=GOLDHUB%3A+Your+Weekly+Gold+Market+Round-up%2C+March+22%2C+2024
[2] https://baijiahao.baidu.com/s?id=1581440390226754196&wfr=spider&for=pc
[3]https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae2a2f#artAbst
التخطيط والإنتاج
المؤلف 丨منشئ تعميم علم الفلك ستيد
مراجعة丨هوانغ سونغ، أستاذ مشارك، قسم علم الفلك، جامعة تسينغهوا
التخطيط 丨Xu Lai
المحرر 丨يانغ يابينغ
المراجع ｜ شو لاي، تشانغ لينلين