Zlato sa neba pada

Vrlo precizna i fina ispitivanja najstarijeg kamenog materijala (kamenja) na Zemlji su pokazala da su pristupačne rezerve plemenitih metala, nastale prilikom bombardovanja planete meteorima. Studija koja je objavljena u internet izdanju časopisa Nature iznosi podatak da su svi plemeniti metali došli na Zemlju iz svemira i to vrlo brzo po formiranju planete: barem 200 miliona godina od njenog nastanka. Podsetimo se – starost Zemlje je procenjena na nekih 4,5 milijardi godina.

Tokom stvaranja Zemlje, istopljeno gvožđe je potonulo u njen centar i tamo se formiralo jezgro planete. Tokom ovog procesa veći deo plemenitih metala koji su tada bili na Zemlji je otišao u samo jezgro, ponajviše zlato i platina. Šta više, procenjuje se da u jezgru naše plave planete postoji dovoljno plemenitih metala da se cela površina globusa pokrije sa slojem debljine od 4 metra!

Kada se formiranje jezgra završilo i kada se kora, konačno, stvrdnula, na samoj površini nije ostalo mnogo pomenutih metala. Međutim, ispostavlja se da su zlato i ostali slični metali 10 do 1000 puta prisutniji u silikatima u zemljištu nego što se to očekuje. Pretpostavljeno je da se veći deo plemenitih metala našao na planeti zahvaljujući kataklizmičkoj meteorskoj kiši. Sve što je, tada, palo na Zemlju ostalo je zariveno negde u površinskom sloju.

To je bila samo teorija, koju je trebalo i dokazati.

Naučnici su se latili posla i posegnuli su za najstarijim uzorcima tla koji se mogu naći na površni Zemlje. Da budemo precizniji – Dr Matijas Vilbold (Matthias Willbold) i Profesor Tim Eliot (Tim Elliott), članovi Bristolske Izotopske Grupe koja pripada Stanford univerzitetu, sproveli su analizu uzoraka sa Grenlanda, koji su stari skoro 4 milijarde godina. Sve te uzorke je prikupio profesor Stefen Murbat (Stephen Moorbath), predavač na Oksfordskom univerzitetu. Prema istraživačima, prikupljeno kamenje predstavlja jedinstveni uvid u sastav planete Zemlje iz perioda kada je jezgro formirano, a meteori nisu, još, pogodili planetu.

Naučnici su utvrdili količinu volframovih (volfram W) izotopa u zemljištu. Volfram je vrlo redak element u prirodi (jedan gram stene sadrži oko 10 milionitih delova grama volframa) i za očekivati je da se nalazi u jezgru planete kao i ostali metali: zlato, platina…

Poput većine elementa, i volfram ima nekoliko izotopskih varijacija – atomi sa istim hemijskim karakteristikama, ali sa malo drugačijom masom, među sobom. Izotopi mogu obezbediti dosta kvalitetan podatak o poreklu materije. Ako su meteoriti pali na Zemlju, onda su oni ostavili specifičan trag na sastav volframovih izotopa.

Dr Vilbold je posmatrao razliku u količini izotopa volframa (182W), koja postoji između sadašnjih i antičkih stena. Ta vrlo sitna, ali značajna razlika od 15 delova po milionu se vrlo dobro poklapa sa činjenicom da antičke stene sa Grenlanda imaju više plemenitih metala nego sadašnje kamenje, zbog spoljnog unosa materijala ili pada meteora.

Dr Vilbold kaže: „Izvlačenje volframa i ispitivanje njegovih izotopa do ovog nivoa preciznosti je predstavljalo vrlo zahtevan poduhvat, pogotovo što smo morali raditi sa neverovatno malom količinom ovog elementa. U stvari, mi smo prva laboratorija na svetu koje je obavila tako precizno i kvalitetno merenje, u ovoj oblasti.“

Meteori koji su pali i njihov materijal je prenesen u Zemljin omotač tokom ogromnih procesa tranzicije koji su se desili na nivou Zemljine kore. Novi naučni izazov baš leži u ovoj činjenici: koliko je trajao taj proces tranzicije? Posle toga, nastupili su geološki procesi koji su formirali kontinente i skoncentrisali plemenite metale (i volfram) u skladišta rude, koju mi danas iskopavamo.

Dr Vilbold nastavlja: „Naš rad pokazuje, u suštini, da najdragoceniji metali, koje koristimo u našoj ekonomiji i industriji, potiču, uglavnom, iz spoljnjeg izvora koji se slučajno srušio na Zemlju u obliku 20 milijarda milijardi tona (1018) asteroidnog materijala.“

Istraživanje su finansirali sledeće organizacije:

Natural Environment Research Council (NERC)
Science and Technology Facilities Council (STFC)
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

 Istorija zlata je sama po sebi vrlo fascinantna, ali praistorija deluje još interesantnije.

Novi nano metal koji u trenutku može da menja svoju tvrdoću

Ovo je kratak tekst o tome kako bi inženjeri mogli da zavole naučnike za sva vremena. Nije baš neka ljubavna priča, ali…

Naučnici su, baš ti, koji se stalno trude da projektuju nove i bolje materijale. Neki od motiva su potpuno čudni, dok se većina njih vrti oko konkretnih potreba. Bez obzira na silne tehnološke inovacije u poslednja 2 veka i dalje je proizvodnja i upotreba materijala priklještena između mogućnosti i želja. Često se dolazi do kompromisa, gde za svaku pogodnost ili osobinu materijala morate platiti nekom manom. Na primer, ako je materijal dovoljno provodan (za električnu struju), onda nije dovoljno otporan na zagrevanje, pa to traži novo tehnološko rešenje koje će obaviti funkciju hlađenja.

Transformacija iz mekog u čvrsto stanje pritiskom na dugme

Naravno, sledeći primer neće tvrditi da smo, konačno, dobili univerzalni materijal, ali definitivno otvara nove mogućnosti. Tehnički univerzitet u Hamburgu i Helmholtz centar u gradu Geshakt (Geesthacht, Nemačka) su projektovali novi nano materijal, koji, tako reći, u trenutku prelazi iz čvrstog u meko stanje. Drugačije rečeno, materijal u par trenutaka može promeniti svoju tvrdoću, značajno.

Materijal je, u osnovi, metal koji menja svoje osobine zahvaljujući struji koja prolazi kroz njega. Napon strujnog toka ga može pretvoriti u čvrsti i sjajni ili u mek, taman i lako oblikujući metal. Ova zanimljiva metamorfoza je dobijena kada su neki plemeniti metal, kao što je zlato ili platina, stavi u kiselu kupku, gde korozija stvara, svojim delovanjem, sitne, porozne kanale kroz materijal. Nešto kao vrlo sitni fjordovi po obali Norveške. Sledeći korak je punjenje tih kanala sa provodnom tečnošću (koja provodi elektricitet), kao što je razblažena kiselina ili slani rastvor.

Razloženi joni u tečnosti su, sada, u poziciji da utiču na površinske atome metalnog dela ove čvrsto-tečne kombinacije. Zavisno od toga, koliki je napon pušten kroz materijal, elektroni bivaju dodati ili oduzeti od atoma na metalnoj površini. Kada se kaže metalna površina, ovde se misli na bilo koju dodirnu površinu između metala i tečnosti. Kako tečnost prožima ceo materijal, interakcija se dešava po celom preseku, ne samo na njegovoj površini. Ovo šetanje elektrona omogućava materijalu da dostigne nivo tvrdoće koji je duplo veći od normalnog ili da postane znatno mekši.

Ovakva transformacija metala (za koji se obično vezuje pojam tvrdoće) je sasvim izuzetna. Ovo otvara mogućnosti za mnogostruke primene, među kojima je i stvaranje samo opravljajućih materijala koji mogu reagovati na stres koji se dešava usled bilo kog napona. Materijal je, generalno, otporniji na naprezanje ako je mekši, a istaknuta brzina transformacije (skoro trenutno) će ovom materijalu omogućiti da se prilagođava uslovima koji ga okružuju. Vrlo zgodno za odgovorne elemente mašina koji su izloženi ekstremnim pritiscima, temperaturama ili bilo kojim drugim naprezanjima. Super, a? 🙂

***

Imajući sve ovo u vidu, sada nam, samo, fali krajnja komponenta pa da doživimo film Džejmsa Kamerona u prvom licu:  Skynet.

Ako Vam treba još neka asocijacija, sledi legendarna replika:

I’ll be bAck!

Za one, koji su još uvek u nedoumici o čemu pričam, evo jedno trik pitanje:

„Ko je rekao T-1000?“