Hoe ontstaat goud? Hét antwoord op de vraag hoe het gele metaal dat al sinds de oudheid een teken van welvaart en rijkdom is op aarde terecht is gekomen staat in de sterren geschreven.

Waarschuwing: Dit is een zwaar scheikundig artikel 😉

Kernreacties

supernova kernexplosieOmdat goud een element is, kun je goud niet in een chemische reactie maken. Om goud te maken zijn kernfusie of kernsplitsingsreacties nodig, zoals die in bijvoorbeeld atoombommen voorkomen.

Het probleem met kernreacties is dat ze vaak, òf erg langzaam gaan (radioactiviteit), òf erg kort duren, maar vrij heftig zijn (atoombom). Als het al mogelijk is om op die manier goud te maken, dan is het dus niet veel.

Waar komt goud uiteindelijk vandaan.?

Al (of vrijwel al) het goud op Aarde bevond zich al op Aarde toen deze ontstond. Het goud dat gebruikt wordt voor sieraden is dus gevonden en opgegraven. Dit goud is echter ontstaan buiten de Aarde! Zoals al gezegd zijn er kernreacties nodig om goud te kunnen maken. De benodigde kernreacties vinden plaats in de centra van sterren.

In de Zon vindt een kernreactie plaats die waterstof omzet in helium (4 H -> He). Bij deze reactie zie je al dat het geen chemische is: er verdwijnt H en He wordt geproduceerd. In de Zon komen dus kernreacties voor. Op dit moment wordt er in de Zon helium geproduceerd, later komen daar nog koolstof en zuurstof bij, maar goud wordt er nooit gemaakt.

Sterren

Om te zien hoe goud ontstaat, moeten we kijken naar zwaardere sterren. Deze produceren namelijk ook eerst helium, koolstof en zuurstof, maar zij laten het daar niet bij. Zwaardere sterren, sterren die ongeveer 10 keer de massa van de Zon hebben of meer, kunnen ook nog zwaardere elementen aanmaken. In deze zware sterren is al het goud op Aarde aangemaakt, nog voordat de Zon bestond!

goud gevormd in de sterrenMaar hoe komt dit goud dan Aarde terecht? Deze zware sterren zullen goud maken, vlak voor het eind van hun bestaan. Sterren die ongeveer 10 keer of meer zwaarder zijn dan de Zon zullen vervolgens exploderen in wat een supernova wordt genoemd.

Hierbij stort de kern van de ster in tot een neutronenster of zwart gat, en worden de buitenste lagen van de ster de ruimte in geblazen. Hierbij zullen dus ook fusieproducten als goud zitten.

Miljarden jaren

Het gas dat door zo’n supernova de ruimte in wordt geblazen zal zich uiteindelijk mengen met bestaande gaswolken tussen de sterren. Uit dit soort wolken kunnen vervolgens weer nieuwe sterren ontstaan. Het wordt tegenwoordig aangenomen dat bij het ontstaan van veel sterren ook een planetenstelsel wordt gevormd.

De planeten die om de Zon draaien (Mercurius – Neptunus en misschien Pluto) zijn dus uit hetzelfde materiaal ontstaan als de Zon. Planeten zijn dus eigenlijk bijproducten bij een ster.

Het heelal is nu naar schatting zo’n 13,6 miljard jaar oud, de Zon en haar planeten ongeveer 4,6 miljard jaar. Tussen het ontstaan van het heelal (de Oerknal) en het ontstaan van de Zon zit dus zo’n 9 miljard jaar. In die tijd zijn veel zware sterren ontstaan en weer vergaan (een ster van 10 zonsmassa’s bestaat slechts enkele tientallen miljoenen jaren).

Veel van deze zware sterren hebben dus al een supernova-explosie ondergaan en fusieproducten als goud de ruimte in geblazen. Uit het gas van verschillende van deze sterren is uiteindelijk een nieuwe ster ontstaan, onze Zon, met een planetenstelsel. Op Aarde, een van die planeten, bevinden zich hierdoor aanzienlijke hoeveelheden goud, uiteindelijk dus afkomstig van deze zware sterren.