Vàng không tự nhiên sinh ra và cũng không tự mất đi, mà... từ trên trời rơi xuống

Đây là một giả thuyết hết sức thú vị, mà lại không kém phần hợp lý. Bởi vì để hình thành nên một nguyên tố như vàng là điều cực kỳ khó.

Có một giả thuyết khoa học cho rằng trong thời kỳ sơ khởi cách đây khoảng 4 tỷ năm, Trái đất chẳng có lấy một cục vàng.

Thế rồi các thiên thạch có chứa kim loại quý giá này đã va trúng Trái đất mới hình thành. Để rồi từ đó, nguyên tố hóa học có ký hiệu Au mới xuất hiện, trở thành khát khao sở hữu của toàn nhân loại ngày nay.

Không hẳn là vô lý khi người Inca tin vàng là nước mắt thần Mặt trời.

"Quá trình r" tạo ra vàng

Sau vụ nổ Big Bang, vũ trụ rơi vào tình trạng cực nóng, đặc vô cùng và bắt đầu giãn nở. Thời gian trôi đi, cái nóng nguội dần, các photon chuyển đổi thành nhiều hạt hạ nguyên tử (proton, neutron và electron).

Hàng nghìn năm sau, các nguyên tử trung hòa điện xuất hiện. Ba nguyên tố nhẹ hydrogen, helium và lithium chào đời, sau đó là các nguyên tố nặng.

Để tạo ra vàng cần phải có quá trình r - hay quá trình bắt giữ neutron nhanh.

Quá trình tạo ra các nguyên tố nặng còn được gọi là "quá trình s" (s-process, hay quá trình bắt giữ neutron chậm). Nó xảy ra khi các neutron tấn công một hạt nhân di chuyển chậm hơn, bắt giữ hạt nhân, hình thành nên các nguyên tố nặng như stronti, bari, chì, tối cao là sắt.

Nhưng để tạo ra vàng cũng như các kim loại nặng hơn hẳn, ví dụ urani, cần quá trình ngược lại. Đó là "quá trình r" (r-process, hay quá trình bắt giữ neutron nhanh), xảy ra khi các hạt nhân di chuyển nhanh hơn, tấn công và bắt trói neutron.

Dù lý thuyết không có gì phức tạp nhưng, muốn hình thành "quá trình r" là chuyện gần như không tưởng. Nó đòi hỏi phải hợp nhất ba điều kiện:

• Nguồn neutron tương đối tinh khiết.
• Hạt nhân phải nặng như hạt nhân của sắt để bắt các neutron.
• Một môi trường nóng cỡ hàng tỷ độ.

Thậm chí, kể cả Mặt trời cũng chỉ nóng được vài triệu độ. Và Trái đất thì tuyệt đối không đáp ứng đủ ba yêu cầu này.

Chỉ duy nhất một hiện tượng trong vũ trụ là phù hợp để tạo ra nó. Đó là vụ nổ siêu tân tinh (supernova).

Va chạm siêu tân tinh hình thành "quá trình r"

Vụ nổ siêu tân tinh là vụ nổ của một hành tinh. Nó tạo ra các vật thể rất sáng, chủ yếu gồm plasma bùng lên trong một thời gian ngắn. Cấp sao biểu kiến tăng đột ngột lên hàng tỉ lần.

Có hai kiểu nổ siêu tân tinh:

• Một hành tinh khổng lồ cháy hết nhiên liệu nhiệt hạch, mất áp suất ánh sáng, sụp đổ vào lõi. Mật độ và áp suất tăng cao khiến nó phát nổ.
• Sao lùn trắng hút vật chất từ một ngôi sao bay quanh nó cho đến khi đạt được giới hạn Chandrasekhar (khối lượng tối đa của một sao lùn trắng) và bùng nổ nhiệt hạch.

Trong quá trình nổ siêu tân tinh, các proton và elctron trong lõi bị buộc phải gắn kết với nhau, tạo nên các neutron. Nó chuyển đổi lõi thành sao neutron sơ khai dồi dào hạt nhân sắt, có khả năng hội đủ điều kiện cho "quá trình r".

Nói "có khả năng" là bởi không phải vụ nổ siêu tân tinh nào cũng đạt nhiệt lượng cực lớn. Tốc độ gió do nhiệt lượng tạo ra cũng có thể không đủ mạnh để thổi các hạt nhân bắt kịp neutron vừa tạo thành.

Neutron cũng có thể tự phân hủy, trở về làm proton, gây thiếu hụt neutron kết hợp với hạt nhân sắt.

Để tạo ra vàng, cần có vụ va chạm giữa 2 sao neutron.

Nhưng nếu là sự va chạm giữa 2 ngôi sao neutron, "quá trình r" chắc chắn sẽ xảy ra. Khi 2 sao neutron húc đầu vào nhau, sức nóng lên đến hàng tỷ độ, mỗi photon có thể chuyển hóa thành cả 10 neutron.

"Hạt nhân nặng được hình thành trong chớp mắt. Vì có quá nhiều neutron, chúng không ổn định, tạo nên phóng xạ. Toàn bộ phát quang rực rỡ, cuối cùng phân rã thành vàng và bạch kim" - Brian Metzger, nhà lý thuyết vật lý thiên văn tại ĐH Columbia, Mỹ miêu tả.

Vàng là "sản phẩm" từ vũ trụ

Trên thực tế, xác suất để xảy ra vụ va chạm sao neutron là cực kỳ hiếm. Nó chỉ có thể xảy ra trong 100 triệu năm, sớm nhất là 10.000 năm một lần.

Khác với vụ nổ siêu tân tinh, muốn có một vụ va chạm sao neutron thì chúng ta cần hai sao neutron nằm trong một quỹ đạo nhị phân. Rồi cũng phải mất cả trăm triệu năm nữa để chúng xích lại gần nhau. Chưa kể, vụ sáp nhập còn có thể tạo nên hố đen thay vì sao neutron lớn hơn. Điều đó cũng tức là không cách nào xảy ra "quá trình r".

Điều hoàn toàn chắc chắn là con người không có khả năng tạo ra vàng.

Dù "quá trình r" là điều kiện để tạo ra vàng song nó vẫn chỉ là lý thuyết. Năm 2013, vệ tinh Swift từng thu được vụ nổ tia gamma ngắn (một kiểu sự kiện xảy ra do các sao neutron va chạm nhau), chứng minh sự tồn tại của "quá trình r". Đáng tiếc, chúng ta không thể thu lượm được tàn tích từ vụ nổ để xem nó có phải là vàng, bạch kim hay urani.

Dẫu sao, điều hoàn toàn chắc chắn là con người không có khả năng tạo ra vàng. Số vàng hành tinh xanh đang có là tất cả số vàng nó có, trừ khi có vụ va chạm sao neutron nào đó đủ gần để vàng bay vào trường trọng lực của Trái đất. Nhưng ngay cả khi chuyện đó xảy ra, sẽ chẳng ai còn sống mà chạy ra nhặt vàng đâu.

• Nguồn gốc của vàng trên Trái đất
• Vàng được hình thành như thế nào?

Từ khóa liên quan:

nguồn gốc của vàng

quá trình hình thành vàng

kim loại quý hiếm

quá trình r

quá trình s

nguyên tố nặng