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金やプラチナが貴重で高価な理由は人工生成不可能宇宙錬金術

金やプラチナはとても高価な宝石とも言える金属。

そのため、私たち一般の人間にはなかなか手に入るモノではありません。

金やプラチナは何故、そんなに高価なのか?

それはとても希少で貴重な金属だからだという事は、誰もが知る周知の事実だからです。

では何故、金やプラチナが希少なのか?
それは宇宙に起源があるというのです。

この理由を知る人はどれくらいいるのでしょうか?

世界は宇宙のサイクルから生まれた星のかけらから出来ている!

私たちが住んでいる地球。
そこには、水や酸素等を含め、鉄や銅など様々な鉱物が溢れています。

しかし、それは最初から存在していたワケではなく、宇宙の営みの過程で生まれて来たのです。


「画像参照:iStock」

この世界(宇宙)が誕生した当初は最も軽い元素の水素やヘリウムしか存在しませんでした。

世界が誕生して時間が流れる中で、やがて軽い元素たちは密度の差からあちこちで集まり超高密度で超高圧な環境を形成。

これにより熱核融合が発生し、自ら輝く星(恒星)が生まれます。

そして核融合が起こっている星の中心部では、水素やヘリウムよりも重い元素が次々と形成されて行き、酸素や炭素等、私たち生物にとって必要不可欠な元素たちもこの過程で生み出されて行きます。

しかし、星が起こす核融合反応には限界があり、最後には鉄の元素が生み出されこれ以上の核融合は出来なくなってしまいます。

強い重力による圧力と、核融合による膨張するチカラで均衡が取れカタチを保っていた太陽よりも重い大質量の星は、核融合が止まってしまうと一気にバランスが崩れ重力崩壊による大爆発~つまり超新星爆発が起こってしまいます。


「画像参照:iStock」

この巨大な爆発で様々な元素が宇宙に放出され、また重力により集まり新たな星が形成されていくという、気の遠くなる時間流れの中で、私たちの住む世界も生み出されていったのです。

つまり、私たちは全て”星のかけら”で出来ているというワケなのです。

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鉄より重い元素は中性子から生まれる!?

星(恒星)の核融合によって最後に生まれるのは鉄の元素とご説明しましたが、この世界には鉄より重い元素が存在します。

それらの元素のほとんどは、超新星爆発の瞬間の核融合以上の超高温で超高圧の極端な環境が発生する事で生成されると考えられています。

つまり、ほとんどの元素は星の核融合や超新星爆発で生まれるのですが、この圧倒的である現象にも関わらず、更に重いウランや金、プラチナ、レアアース等の元素を生成する事は出来ないのです。

では、金やプラチナのような元素はどのようにして生まれるのでしょうか?



長年この事については謎でしたが、最近の研究で鉄より重い元素が生成されるには、核融合よりも更にとてつもないエネルギーが必要で、それに関わるのが中性子星だという事がわかって来ました。

そこでまず解説するのが中性子星の中性子とは何なのか?

物質は全て原子の集合体であり、その原子の中心には陽子と中性子から出来た原子核があり、その周りを電子が回っています。


「画像参照:ヘリウム原子核の模式図(Wikipediaより)」

つまり中性子は全ての物質の原子核を構成する一部で、尚且つ強固に結びついている粒子なのです。

しかし、星の超新星爆発がもたらす重力崩壊はこの原子核すらも破壊してしまいます。

宇宙には太陽より遥かに重い(質量)星はたくさんあり、それが星としての寿命を終え超新星爆発を起こすと、星を構成していたガスは吹き飛び、その跡には超高密度の中性子の塊が残ります。

それが中性子星なのです。


「画像参照:中性子星の想像図(Mark Garlick/University of Warwickより)」

なお、現在の理論では太陽質量の30倍までの星が爆発した後の残骸が中性子星になると考えられており、中性子星では角砂糖1個が10億トンにもなるほどの強重力だと言われています。

そんな宇宙では稀に、中性子星同士が互いの強い重力で引き合い衝突するという、キロノヴァ(高密度の天体が融合する際に起こる大規模な爆発)と呼ばれる現象が起きています。


「画像参照:中性子星の衝突想像図(ILLUSTRATION BY ROBIN DIENEL; COURTESY THE CARNEGIE INSTITUTION FOR SCIENCE)」

キロノヴァによる瞬間的融合は凄まじく、この時の中性子は ベータ崩壊等によって陽子に変換されるため、これにより鉄より重い元素が誕生すると考えられています。

金やプラチナは中性子星からだけでは誕生しない?

ご承知のとおり金やプラチナは非常に価値の高い希少な金属です。

しかし、このような希少な金属である重元素は、中性子星の衝突によるモノだけではなくむしろ非常に少ないというのが、最近の研究でわかって来ました。


「画像参照:周期表/元素起源を時間経過による推定生成量であらわした表。(Chiaki Kobayashi et al.; Sahm Keily)」

(上図の周期表を参考にしていただくと、紫色で表された中性子星の衝突による元素生成は非常に少ない事がわかります。)

では、金やプラチナはどううやって誕生するのか?

それは、磁気回転超新星爆発というタイプの超新星が原因で生成されるのではないか?と言うのです。

これは磁場の強い大質量の高速回転する星が起こす超新星爆発のことで、この磁化した大質量の星(太陽の25~50倍質量を持つ恒星)の爆発であれば、中性子星の衝突で不足した分を埋め、金やプラチアを含むほとんどの重元素が生成できる可能性があると言います。

超新星爆発、中性子星衝突、磁気回転超新星爆発といった宇宙の現象は、太陽系の近くでは発生していません。

そもそもこんな現象が近くで起こったら、地球そのものが存在する事が出来ないのですから、今、私たちの世界に存在する物質は地球が誕生する遥か以前に生まれたモノである事も想像出来ます。

そして、地球上にはわずかにしか存在せず、とても貴重な金やプラチナ、レアアース等は経済を左右するチカラも持っています。

これらの重金属がどのようにして生まれたのか?
そのルーツを知れば、その重要性も納得できるモノがあるのではないでしょうか。

最後までお読みいただき、ありがとうございます。

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