100 великих тайн Земли

«У Ближнего Востока есть нефть, у нас – редкоземельные элементы», – сказал 20 лет назад китайский лидер Дэн Сяопин. В начале 1990-х годов власти КНР пошли на ценовой демпинг. Низкая зарплата китайских горняков позволяла удерживать цены на сырье на том уровне, который был невыгоден, например, для американских компаний – к тому времени как раз они задавали тон на мировом рынке. Кроме того, в Китае практически не обращали внимания на вред, наносимый окружающей среде, а потому не было нужды и тратиться на меры безопасности.

За минувшие два десятилетия ценовой демпинг привел к закрытию почти всех нерентабельных рудников, например, в США и Австралии. Теперь это позволяет государственным предприятиям КНР диктовать цены на редкоземельные элементы всему остальному миру, заметно ограничив поставки жизненно важного для мировой экономики сырья: в 2005 году объем экспорта этих металлов из КНР составлял 65 600 тонн, а в 2011 году квота на их вывоз была снижена до 35 тысяч тонн. Официально это объяснялось «ужесточением экологических стандартов». Эксперты же говорят еще и о стремлении Китая развивать свою собственную инновационную экономику – а для этого убирать с пути конкурентов, которые тоже крайне нуждаются в этом сырье. По прогнозам специалистов, уже в 2014 году мировая промышленность будет испытывать нехватку семи редкоземельных элементов. В списке «дефицитных товаров» – диспрозий, европий, лантан, неодим, празеодим, тербий и иттрий.

В поисках решения проблемы все чаще задумываются о рециклинге. Это позволит восполнить нехватку сырья. Но, разумеется, пройдет самое меньшее 5—10 лет, прежде чем будут созданы все необходимые технологические условия для этого.

Между тем ажиотажный спрос на редкоземельные элементы возрос настолько, что в Японии, например, задумались о глубоководном роботе, который займется освоением их подводных месторождений на глубине до 2000 метров. Эти залежи располагаются близ острова Окинава и в самом сердце Японии, у полуострова Идзу – неподалеку от Токио. Впрочем, даже если первые испытания робота завершатся успешно, то, по признанию специалистов, только лет через десять, а то и больше станет возможна промышленная добыча вожделенного сырья. К слову, уже на протяжении нескольких десятилетий ведутся разговоры о добыче железомарганцевых конкреций, которыми изобилует дно Мирового океана. Однако время подводных рудников и шахт все еще не пришло.

Откуда взялось на Земле золото?

В пору экономических кризисов люди всеми способами пытаются спасти свои сбережения – например, скупают золото. Любопытно, что этот металл, как убедились астрономы, тоже рождается в эпоху кризисов, но не земных, а небесных. Компьютерные модели, представленные астрофизиками, свидетельствуют, что идеальные условия для синтеза золота возникают при катастрофических событиях в мире звезд. В это время вспыхивают термоядерные реакции, которые порождают в большом количестве тяжелые элементы, в том числе вожделенный металл. Но в недрах каких небесных объектов это может происходить?

Долгое время ученые предполагали, что золото рождается при взрывах сверхновых звезд. Однако этот сценарий не мог объяснить характер распределения тяжелых элементов во Вселенной. Другое дело – столкновения нейтронных звезд (они возникают на месте взорвавшихся звезд, если те не превратились в черные дыры). По оценкам астрономов, их только в нашей Галактике около миллиарда, хотя в большинстве своем они пока не обнаружены.

Эти звезды – поистине рай небесный для физиков. Ни в одной лаборатории мира нельзя воссоздать условия, царящие там. Прежде всего, поражает их плотность. Вещество в них сжато сильнее, чем в атомном ядре. Так что нейтронная звезда диаметром около 20 километров оказывается в 1,4—3 раза массивнее Солнца. Это означает, что чайная ложка звездной пыли будет весить около миллиарда тонн – больше, чем все люди, населяющие нашу планету, вместе взятые.

Идеальные условия для синтеза золота возникают при катастрофических событиях в мире звезд

Как показывают модельные расчеты, при столкновении двух нейтронных звезд в окружающее пространство мгновенно – за тысячную долю секунды! – выбрасывается большое количество необычайно раскаленного звездного вещества. Его масса в несколько раз превышает массу Юпитера.

Когда плазма остывает до температуры менее 10 миллиардов градусов, в ней начинаются цепные реакции, которые сопровождаются быстрым захватом большого количества нейтронов. Это приводит к образованию тяжелых элементов.

Ученые соотнесли картину распределения этих элементов, полученную путем моделирования на компьютере, и оценили предполагаемое число столкновений нейтронных звезд. Соотнесли и убедились, что именно подобные события, очевидно, и породили большую часть золота, платины, урана, содержащихся во Вселенной. Почти все то золото, ради которого люди гибли веками, – это золото звезд нейтронных.

Когда же оно возникло? Как попало на нашу планету?