Miliardy rokov stará anomália

Johannesburgu, najľudnatejšiemu mestu Juhoafrickej republiky, sa hovorí aj Egoli. Mesto zlata. Neďaleko totiž leží Witwatersrand, kvarcitový hrebeň, kde sa za posledných 130 rokov vyťažilo 40-tisíc ton tohto kovu. To je takmer polovica všetkého zlata, ktoré kedy ľudstvo získalo.

Toto zlato nie je práve ľahko dostupné. Ťaží sa prostredníctvom najhlbšej bane sveta. Mponeng, tak sa volá, sa zarezáva do hĺbky vyše troch kilometrov. Horniny tu dosahujú teplotu 65°C. Sú príliš horúce na dotyk. Ale keďže každá tona skál obsahuje objem zlata s veľkosťou kocky cukru, obrovská pavučina ventilačných potrubí vháňa do bane chladný vzduch, aby tu dovolila deň čo deň pracovať 4-tisíckam baníkom.



Prečo je práve tu tak veľa zlata?

Popravde, akékoľvek významnejšie ložiská zlata - a vlastne akýchkoľvek kovov - v zemskej kôre sú vlastne anomáliou. Teda prinajmenšom z hľadiska predstavy o pokojnom vývoji kozmu a pokojnom geologickom vývoji planét. Keby tieto predstavy mali pravdu, zlato a ďalšie kovy by ležali tisíce kilometrov pod našimi nohami.

Na naše veľké šťastie, udiali sa početné kozmické katastrofy.

Roztavené embryá svetov

Najprv sa vráťme do obdobia pred bezmála 4,6 miliardami rokov. Telesá utvárajúcej sa slnečnej sústavy rástli vďaka kolíziám a počiatkom gravitačného zhlukovania. Keď dosiahli veľkosť asi 500 metrov, teplota ich vnútro zmenila. Pretavila. Ťažké prvky sa následne skoncentrovali v strede. Vytvorili kovové jadro. Okolo nich zostali ľahšie, ktoré vytvorili plášť z hornín.

Telesá boli oveľa horúcejšie ako dnes, a to nielen kvôli energii zo vzájomných kolízií. Taktiež ich vyhrievalo teplo z rozpadu prebytku rádioaktívnych izotopov - kým dnes sa rozpadajú len tie s dlhým polčasom rozpadu, v počiatkoch existencie slnečnej sústavy boli zdrojmi tepla navyše hojné rádioaktívne izotopy s krátkym polčasom rozpadu, ako napríklad hliník-26. Tie už dávno neexitujú. Rozpadli sa na iné.

Zárodky planét teda postihlo rozdelenie (diferenciácia) vnútra podľa hustoty. Väčšina takýchto zárodkov sa buď zmenila na planéty alebo bola rozbitá. Posledným reliktom, posledným zostávajúcim zárodkom kamennej planéty, ktorý unikol rozbitiu aj zväčšeniu na planétu, je asteroid Vesta. Toto 550-kilometrové teleso skrýva v útrobách 200-kilometrové kovové jadro. Obieha v pásme asteroidov medzi Marsom a Jupiterom. Kedysi podobne vyzeral asteroid Psyche. Po kolízii s inými telesami z neho zostalo len 250 kilometrové kovové jadro.



Rastúce planéty boli opätovne pretavené aj pri ohromných kolíziách, počas ktorých sa spájali s inými zárodkami planét. V prípade Zeme sa to podľa najnovších zistení posledne stalo pred 4,45 miliardami rokov, čiže takmer 100 miliónov rokov po jej vzniku. Naša planéta kolidovala s telesom veľkosti Marsu. Vyvrhnuté hmoty počas tejto kolízie vytvorili Mesiac.

A opäť nastalo pretavenie. Kovový obsah impaktora skončil hlboko medzi vrstvami ľahších hmôt zemskej kôry a plášťa.

Ibaže kolízie s kozmickými telesami neustali zrážkou, ktorá vytvorila Mesiac. Pred asi 4,1 miliardami rokov nastala fáza neskorého bombardovania asteroidmi. A nepadali len kamenné asteroidy. Mnohé boli podobné Psyche. Obvykle nie také veľké, ale ak išlo o úlomky kovových jadier rozbitých protoplanét, mohli byť tvorené prevažne či výhradne kovmi.

Vďaka intenzívnemu bombardovaniu asteroidov prichádzali kovy. Okrem iného aj zlato.

Geológovia a astronómovia upozorňujú, že väčšina kovov, ktorú v bežnom živote využívame, na Zemi nie je od jej počiatku, ale na našu planétu sa dostala práve počas intenzívneho bombardovania asteroidmi, ktoré bolo asi pred 4,1 miliardami rokov.

Tajomstvo zlatého mesta: asteroid a zlatonosné delty mini-superkontinentu

O čosi neskôr začalo nepokojné vnútro Zeme tvoriť prvé, pomerne malé kontinenty. Vďaka horotvorným procesom, ktoré ich vznik sprevádzali, sa asteroidmi prinesené kovy napokon stali súčasťou horských masívov. Potom sa k slovu dostali zvetrávanie a erózia.



To sa už nachádzame v období pred 3-miliardami rokov. Zlato z asteroidov spolu s inými usadeninami sa hromadilo v obrovských deltách jedného z prvých mini-kontinentov. Jeho zvyšky dnes nazývame kaapvaalský kratón. Tieto na zlato bohaté piesky sa uložili, stvrdli na skaly a boli hlboko pochované mladšími usadeninami.

Tak ako mnohé iné ložiská zlata tohto typu a z tých čias, zostali by nedostupné.

Obrovské šťastie, že sa zlatonosné vrstvy okolia Johannesburgu ocitli v dostupnej hĺbke, spôsobila vesmírna katastrofa. Pred asi 2 miliardami rokov do kaapvaalského kratónu vrazil asteroid s rozmermi 10 až 15 km. Čiže taký veľký alebo o čosi väčší ako ten, ktorý pred 66 miliónmi rokov prispel k vymretiu dinosaurov. Jeho kráter, pôvodne asi 300-kilometrový, sa dnes nachádza neďaleko mesta Vredefort. Ohromný náraz spôsobil prehnutie horninových vrstiev. Neďaleko Johanesburgu sa vrstvy bohaté na zlato ocitli bližšie k povrchu. Naopak, na mieste nárazu boli zatlačené hlbšie do podložia.

Schematický rez Vredefordským kráterom v podobe, ako vyzeral pred 2 miliardami rokov. Modrá rovná čiara zobrazuje dnešný povrch.

Zrážky mŕtvych hviezd

Doteraz sme si hovorili len o tom, ako sa zlato dostalo na povrch Zeme. Ale ako zlato vôbec vzniká? Aj v tomto prípade je odpoveďou vesmírna katastrofa. Zlato totiž patrí medzi prvky, ktoré nevznikajú v termonukleárnych kotloch hviezd. Tieto žeravé útroby nemajú dostatočnú energiu, aby ukuchtili tak ťažký prvok, akým je atóm zlata s jeho 79 protónmi.



Výskumy ukazujú, že veľká väčšina zlata vznikla pri kolíziách neutrónových hviezd. Sú to telesá tak kompaktné, že im chýbajú akékoľvek voľné priestory medzi subatomárnymi časticami. Predstavte si hviezdu veľkosti slnka, ktorá sa zmenší na teleso veľkosti... desať, pätnásť kilometrov. Neutrónová hviezda je tak kompaktná, že jedna čajová lyžička jej hmoty váži asi 5 miliárd ton!

A keď sa dve neutrónové hviezdy zrazia, prská zlato.

Astronómovia odhadujú, že k takýmto udalostiam dochádza v našej galaxii asi raz za 10 000 až raz za 100 000 rokov. V roku 2013 sme mali šťastie a zachytili žiaru takejto kolízie z neďalekej galaxie. Záblesk gama žiarenia označený ako GRB 130603B podľa astronóma Davida Whitehousa sprevádzal kolíziu, trosky ktorej dali vzniknúť zlatu v objeme 20 planét veľkosti Zeme.

-

Zdroje:
Berger, E.; Fong, W.; Chornock, R. (2013). "An r-process Kilonova Associated with the Short-hard GRB 130603B". The Astrophysical Journal Letters. 774 (2): 4.
Whitehouse, D.: Into the Heart of Our World. Pegasus, 2015.

Obrázky: Oggmus

Páčia sa Vám naše články? Podporte nás

Zdieľajte článok

Tweet