В августовском выпуске журнала «Silver News» от Института Серебра сообщается о любопытном исследовании: ученые Уппсальского университета пришли к выводу, что серебра в Солнце примерно на 55% больше, чем считалось раньше. Важно только правильно понимать формулировку. Серебро не «истекает» из Солнца и не падает оттуда на Землю. Речь идет о том, что серебро входит в химический состав Солнца, а его количество ученые определяют по спектру солнечного света. Солнце почти целиком состоит из водорода и гелия, а на все более тяжелые элементы приходится лишь около 1,5% его массы. Однако среди этих примесей действительно присутствуют железо, серебро, золото и множество других элементов.
Как вообще можно узнать, что в Солнце есть серебро или золото?
Взять образец вещества непосредственно с Солнца невозможно, поэтому астрономы определяют его состав по спектру света. Каждый химический элемент взаимодействует со светом на строго определенных длинах волн и оставляет в солнечном спектре характерные линии. Условно их можно представить как индивидуальный «штрихкод» элемента. Если ученые находят линии серебра, значит, атомы серебра присутствуют в солнечной атмосфере. По широте этих линий можно оценить и его количество. Точно так же находят железо, углерод, кислород, золото и другие элементы. Проблема заключается в том, что солнечная атмосфера очень сложна: температура, движение вещества, столкновения атомов и интенсивное излучение могут менять широту спектральных линий. Поэтому одна и та же линия при более простой и более современной модели атмосферы может дать разную оценку содержания элемента. Именно это и произошло с серебром.
Долгое время существовала странная проблема. Ученые исходили из того, что Солнце, планеты и древнейшие метеориты сформировались примерно 4,6 млрд лет назад из одного и того же первичного облака газа и пыли. Поэтому химический состав наиболее древних метеоритов должен в целом согласовываться с составом Солнца. Однако серебра в метеоритах оказывалось заметно больше, чем следовало из наблюдений солнечного спектра. Новая работа позволила в значительной степени убрать это расхождение. Исследователи построили более реалистичную трехмерную модель солнечной атмосферы и гораздо точнее рассчитали взаимодействие атомов серебра с излучением и частицами.
А золото на Солнце тоже есть?
Да. Настоящее золото действительно присутствует в Солнце. Его существование там известно не по предположениям, а также по спектроскопическим наблюдениям. Однако с золотом задача даже труднее, чем с серебром. Современная оценка объема содержания золота в солнечной фотосфере опирается прежде всего на очень слабую линию нейтрального золота Au I около 312,28 нанометра в ультрафиолетовой части спектра. Эта линия сильно перекрывается линиями других элементов, поэтому измерение имеет сравнительно большую погрешность. Иными словами, золото в Солнце обнаружено, но определить его количество с такой же уверенностью, как содержание многих более распространенных элементов, пока трудно.
.jpg)
Поэтому прямого аналога новости «серебра оказалось на 55% больше» для золота пока нет. Однако сама ситуация показывает, почему такая возможность теоретически существует. Если более совершенная трехмерная модель и новые расчеты атомной физики смогли заметно изменить оценку серебра, то содержание других редких элементов, спектральные линии которых очень слабы и сложны для анализа, тоже может в будущем уточняться. Золото как раз относится к таким элементам.
Сколько же серебра и золота может быть в составе Солнце?
Здесь начинаются особенно впечатляющие цифры. Согласно новой оценке, на каждый триллион атомов водорода в солнечной атмосфере приходится примерно 14 атомов серебра. Для золота современная оценка дает около 8 атомов на триллион атомов водорода. То есть по числу атомов серебра примерно в 1,7 раза больше, чем золота. Но атом золота почти вдвое тяжелее атома серебра. Поэтому по массе их количества оказываются удивительно близкими.
Если очень грубо распространить измеренный состав солнечной фотосферы на массу Солнца, то получается порядок величины около 2,2 × 10²¹ кг серебра и около 2,4 × 10²¹ кг золота. Это примерно 2,2–2,4 квинтиллиона тонн каждого металла (квинтиллион – это миллиард миллиарда!). Такие цифры нельзя воспринимать как точную «опись золотых резервов Солнца»: спектроскопия измеряет прежде всего состав его внешних слоев, а распределение элементов внутри звезды сложнее. Однако даже как оценка порядка величины результат показывает невероятный масштаб.
Для сравнения: по данным Всемирного золотого совета, за всю историю человечество добыло около 222 600 тонн золота. Получается, что грубая оценка количества золота в Солнце превышает все когда-либо добытое человечеством золото примерно в 10 трлн раз. И при этом в самом Солнце золото остается лишь ничтожной примесью.
Солнце не производит свое золото!
Самая интересная часть истории заключается в том, что находящиеся в Солнце золото и серебро старше самого Солнца. Наша звезда не способна сегодня создавать заметные количества таких тяжелых элементов. В ее недрах идет прежде всего превращение водорода в гелий. Золото и значительная часть серебра появились раньше — в предыдущих поколениях звезд и во время чрезвычайно мощных космических катастроф. Затем эти атомы были выброшены в межзвездное пространство и вошли в состав облака газа и пыли, из которого около 4,6 млрд лет назад образовались Солнце, Земля и остальные тела Солнечной системы.
Одним из подтвержденных мест рождения тяжелых элементов являются столкновения нейтронных звезд. В 2017 году астрономы впервые одновременно зарегистрировали гравитационные волны и электромагнитное излучение от такого столкновения и получили подтверждение того, что подобные события способны создавать золото, платину и другие тяжелые элементы. В NASA отмечают, что при одном таком столкновении могут возникать количества тяжелых элементов, сопоставимые с несколькими массами Земли. При этом вопрос о том, откуда взялось все золото Вселенной, окончательно не решен. Исследования последних лет показывают, что дополнительным источником могут быть мощнейшие вспышки магнетаров — нейтронных звезд с чрезвычайно сильным магнитным полем. По одной из оценок, такие вспышки могли обеспечить до 10% галактического запаса элементов тяжелее железа.
Получается, золото Земли и золото Солнца имеют одно космическое прошлое
Это, пожалуй, самая красивая часть всей истории. Золотое кольцо, инвестиционный слиток, золотая монета, серебряная монета и отдельные атомы золота и серебра в атмосфере Солнца восходят к одному гораздо более древнему этапу истории Вселенной. Они существовали еще до появления Земли и самого Солнца. Когда древнее межзвездное облако начало сжиматься, большая часть вещества ушла на образование Солнца, а небольшая часть сформировала планеты. Поэтому одни атомы древнего золота оказались внутри нашей звезды, другие – в Земле, третьи – в астероидах и метеоритах.
Именно поэтому ученым так важно точно знать количество серебра и золота в Солнце. Это не просто вопрос о том, «сколько драгметаллов находится в звезде». Солнце служит одним из главных химических эталонов астрономии. Сравнивая его состав с метеоритами и другими звездами разного возраста, исследователи пытаются понять, где во Вселенной появлялись золото и серебро, когда это происходило и как эти элементы распространялись по Млечному Пути. Дальнейшее изучение света звезд разных типов и возрастов должно помочь восстановить историю рождения и распространения серебра в нашей Галактике.
