இன்று நம் கையில் தவழும் தங்கம் உருவானது எப்படி தெரியுமா?

தங்கம். ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளாகப் பெருமதிப்பைப் பெற்று வரும் இந்த உலோகம், பல பேரரசுகளுக்கு வலிமையைச் சேர்த்துள்ளது, பல பொருளாதாரங்களை வடிவமைத்துள்ளது.

ஆனால், பூமியில் கிடைக்கும் ஒவ்வொரு மில்லி தங்கமும், அதன் ஒவ்வோர் அணுவும் உண்மையில் பூமியைவிட மிகவும் பழமையானது.

ஏனெனில், அதன் தோற்றக் கதை பூமியில் இருந்து இல்லை, விண்வெளியில் நட்சத்திரத்தில் இருந்து தொடங்குகிறது.

இந்த அரிய உலோகம் சூரிய குடும்பம் தோன்றுவதற்கும் மிக நீண்ட காலத்திற்கு முன்பே, ஒரு நட்சத்திரத்தின் மரணத்தில் இருந்து உருவானது என்கிறார் முனைவர் த.வி. வெங்கடேஸ்வரன்.

அவரது கூற்றுப்படி, தங்கம் நமக்கு எப்படிக் கிடைத்தது என்பதைத் தெரிந்துகொள்ள நாம் சந்தைகள், சுரங்கங்களுக்கு அப்பால், பரந்து விரிந்த விண்வெளிக்கு பயணிக்க வேண்டும்.

பிரபஞ்சத்தின் தொடக்கம்

அறிவியல் ஆதாரங்களின்படி, பெருவெடிப்புக்குப் பிறகு பிரபஞ்சம் மிகவும் எளிமையாக இருந்தது. அப்போது பெரும்பாலும், ஹைட்ரஜன், ஹீலியம் ஆகியவையே நிரம்பியிருந்தன. அதோடு மிகச் சிறிய அளவில் லித்தியம் தென்பட்டது. ஆனால், இன்று நாம் அறிந்த கார்பன், ஆக்ஸிஜன் போன்ற பிற தனிமங்களில் எவையும் அப்போது இருந்திருக்கவில்லை.

தங்கம், பிளாட்டினம் உள்பட அனைத்து கனமான தனிமங்களும் பின்னர் நட்சத்திரங்கள் வாயிலாக உருவானதாகக் கூறுகிறார் மொஹாலியில் உள்ள இந்திய அறிவியல் கல்வி ஆராய்ச்சி மையத்தின் பேராசிரியர் முனைவர் த.வி.வெங்கடேஸ்வரன்.

"அதிகப்படியான அழுத்தம் மற்றும் வெப்பத்தில், அவை அணுக்கரு இணைவு செயல்முறையின் மூலமாக இலகுவான தனிமங்களை கனமான தனிமங்களாக மாற்றமடையச் செய்கின்றன" என்கிறார் அவர்.

அதுகுறித்து விரிவாகப் பேசிய அவர், "ஹைட்ரஜன் அணுவில் ஒரு புரோட்டான் இருக்கும். ஹீலியம் அணுவில் இரண்டு புரோட்டான்கள் இருக்கும். சூரியன் போன்ற நட்சத்திரங்களில் இரண்டு ஹைட்ரஜன் அணுக்களை இணைத்து ஒரு ஹீலியம் அணுவை உருவாக்கும் அணுக்கரு இணைவு செயல்முறை தொடர்ச்சியாக நடக்கிறது.

இப்படியாக அடுத்தடுத்து நடக்கும்போது, கரிமம், ஆக்ஸிஜன், சிலிக்கான், மெக்னீசியம் போன்ற அதிக கனமான தனிமங்களும் உருவாக்கப்படுகின்றன. ஆனால், இதற்கு ஒரு வரம்பு உண்டு. நட்சத்திரங்களால் இரும்பு வரையிலான தனிமங்களை மட்டுமே உருவாக்க முடியும்," என்று விளக்கினார்.

நட்சத்திரத்தில் உருவாகும் தனிமங்கள்

நட்சத்திரத்தில் நடக்கும் அணுக்கரு இணைவு செயல்முறையில் உற்பத்தியாகும் அபரிமிதமான ஆற்றல், நட்சத்திரத்தைச் சூடாக்குகிறது.

இவ்வாறு ஹைட்ரஜனை ஹீலியமாக மாற்றும் செயல்முறை நிலையாக நடக்கும் நட்சத்திரங்களை வானியலாளர்கள் முதன்மை நட்சத்திரங்கள் என்றழைக்கின்றனர். அதாவது, இந்த நிலையில் உள்ளவற்றின் வாழ்நாள் மிக நீண்டது எனப் பொருள்.

இந்தக் கட்டத்தில் இருந்து, ஒரு நட்சத்திரத்தின் ஒளிர்வு, அளவு, வெப்பநிலை ஆகியவை கோடிக்கணக்கான ஆண்டுகள் கால அளவில் மெதுவாக மாற்றமடையும். நமது சூரியனின் வாழ்நாள் இப்போது இந்த முதன்மைக் கட்டத்தின் சற்றேறக்குறைய நடுப்பகுதியில் இருப்பதாக ஆய்வுகள் கூறுகின்றன.

ஒரு நட்சத்திரம் அதன் இறுதிக் கட்டத்தை நெருங்கும்போது, "அதிலுள்ள கிட்டத்தட்ட அனைத்து ஹைட்ரஜனையும் இணைத்து ஹீலியமாக மாற்றிவிட்டிருக்கும். இதன் பிறகு, ஹீலியம் மூலக்கூறுகள் அணுக்கரு இணைவு செயல்முறையால் லித்தியம், பெரிலியம், போரான், கார்பனாக மாற்றப்படும். இது தொடர்ச்சியாக நடந்து கொண்டேயிருக்க, தனிம அட்டவணையில் உள்ள தனிமங்கள் அடுத்தடுத்து உருவாக்கப்படுகின்றன.

ஹைட்ரஜனை ஹீலியமாக, பின்னர் கார்பன், ஆக்ஸிஜன், நியான், மெக்னீசியம் போன்ற கனமான தனிமங்களாக என அடுத்தடுத்து நடக்கும் தொடர்ச்சியான அணுக்கரு இணைவு செயல்முறை உருவாக்குகிறது. பெரிய நட்சத்திரங்களில் இந்தச் செயல்முறை இரும்பு உருவாகும் வரை நடக்கின்றது," என்று விவரித்தார் முனைவர் த.வி.வெங்கடேஸ்வரன்.

இந்தச் சங்கிலித் தொடர் செயல்முறைகள், ஆற்றலை உற்பத்தி செய்து, மையக்கரு சுருங்கிவிடாமல் தடுக்கின்றன. ஆனால், நட்சத்திரத்தில் புதிது புதிதாக தனிமங்கள் உருவாகிக் கொண்டேயிருக்க, அவற்றின் ஆயுட்காலமும் குறைந்து கொண்டே செல்கிறது.

சிலிக்கான் மூலக்கூறுகள் ஒன்றிணைந்து இரும்பாக மாறும் நேரத்தில் நட்சத்திரத்தின் எரிபொருள் தீர்ந்து மரணிக்கும் தறுவாயை நெருங்கி விடுகின்றன.

இதற்கு அடுத்த கட்டமாக, இரும்பு மூலக்கூறுகளை ஒன்றிணைத்து அதைவிட கனமான தனிமமாக மாற்ற வேண்டும். ஆனால், அதைச் செய்வதற்கு ஆற்றல் தேவைப்படுமே தவிர, அது ஆற்றலை வெளியிடாது.

இதன் விளைவாக இரும்பு நிறைந்த மையக்கரு சுருங்குகிறது. பின்னர் அது மீண்டும் விரிவடைகிறது. இந்த மாற்றம் அதிர்ச்சி அலைகளை உருவாக்குகிறது. இதன் விளைவாக சூப்பர் நோவா எனப்படும் மாபெரும் வெடிப்பு நிகழ்கிறது. நட்சத்திரத்தின் மையக்கரு, நம்ப முடியாத அளவுக்கு அடர்த்தியான ஓர் எச்சமாக, அதாவது ஒரு நியூட்ரான் ஸ்டார் அல்லது கருந்துளையாக எஞ்சியிருக்கும்.

சூப்பர் நோவா எனப்படும் இந்த நட்சத்திர வெடிப்பு நிகழ்வால் விண்வெளியில் சிதறடிக்கப்படும் பொருட்கள், எதிர்கால மூலக்கூறு மேகங்களைச் செழுமைப்படுத்தி பிறகு உருவாகும் அடுத்த தலைமுறை நட்சத்திரங்களில் இணைந்துகொள்கின்றன.

நட்சத்திரம் இறந்த பிறகு உருவாகும் தங்கம்

ஒரு தங்க அணுவில் 79 புரோட்டான்கள் உள்ளன. நட்சத்திரங்கள் அதிகபட்சமாக உருவாக்கும் தனிமமான இரும்பில் 26 புரோட்டான்களே உள்ளன. இதன் மூலம் நட்சத்திரங்களில் உருவாக்கப்படும் தனிமங்களைவிட தங்கம் மிக மிக கனமான ஓர் உலோகம் என்பதைப் புரிந்துகொள்ள முடிகிறது.

இத்தகைய கனமான தனிமத்தை உருவாக்கக்கூடிய அணுக்கரு இணைவு செயல்முறையைச் செய்வதற்கு, தடையற்ற நியூட்ரான்கள் மற்றும் அதீத ஆற்றல் நிறைந்த ஒரு சூழல் தேவைப்படுகிறது. அந்தச் சூழ்நிலையை நியூட்ரான் நட்சத்திரங்கள் ஏற்படுத்திக் கொடுத்தன.

ஒரு நட்சத்திரம் வெடித்த பிறகு நியூட்ரான் நட்சத்திரமாக மிச்சமிருக்கும் அதன் மையக்கரு மிகவும் அடர்த்தியாக இருக்கும். அது எவ்வளவு அடர்த்தி என்றால், அதை ஒரு டீஸ்பூன் அளவுக்கு எடுத்து பூமியில் வைத்தால், சுமார் ஒரு பில்லியன் டன் வரை அதன் எடை இருக்கும். இவை ஏறக்குறைய முற்றிலுமாக நியூட்ரான்களால் நிரம்பியிருக்கும்.

சில நேரங்களில் சூரியனைவிடப் பன்மடங்கு பெரிய நட்சத்திரங்கள் வெடிக்கும்போது நியூட்ரான் நட்சத்திரங்கள் ஜோடியாக பிறக்கின்றன. பல பில்லியன் ஆண்டுகள் ஒரு சுற்றுப்பாதையில் பிணைக்கப்பட்டு, நிமிடத்திற்குப் பல நூறு முறை என்ற விகிதத்தில் அதிவேகமாக ஒன்றையொன்று சுழன்று கொண்டிருக்கும் இவை, சிறிது சிறிதாக நெருங்கி வந்து இறுதியாக மோதிக் கொள்கின்றன.

அந்த மோதலின்போது, தங்கம், பிளாட்டினம் போன்ற கனமான உலோகங்கள் உருவாவதற்கான ஆற்றலும் சூழலும் அமைகின்றது.

தங்கம் உருவாக வித்திடும் நியூட்ரான் நட்சத்திர வெடிப்பு

பூமியிலிருந்து சுமார் 130 மில்லியன் ஒளி ஆண்டுகள் தொலைவில், ஜோடியாக சுற்றிக் கொண்டிருந்த இரண்டு நியூட்ரான் நட்சத்திரங்கள் மோதிக் கொண்டது கடந்த 2017ஆம் ஆண்டு ஆகஸ்ட் மாதம் விஞ்ஞானிகளால் பதிவு செய்யப்பட்டது.

அவ்வாறு மோதிக் கொள்வதற்கு முன்பு, அந்த இரண்டு நியூட்ரான் நட்சத்திரங்களும் விநாடிக்கு பல நூறு முறை என்ற விகிதத்தில் ஒன்றையொன்று சுற்றிக் கொண்டிருந்தன. அவ்வாறு சுற்றிக் கொண்டிருந்தபோது, அவை விண்வெளியில் ஈர்ப்புவிசை அலைகளை உருவாக்கின.

இறுதியாக அவை நெருங்கி வந்தபோது, அதிவேகமாக இயங்கி, அதிக தீவிரத்துடன் சுழன்று, பின்னர் மாபெரும் வெடிப்பில் ஒன்றாக இணைந்தன. இதன் விளைவாக காமா-கதிர் வெடிப்பு எனப்படும் சக்திவாய்ந்த ஆற்றல் வெளியானது. அதோடு, கிலோநோவா எனப்படும் பிரகாசமான ஒளிக்கீற்று உருவானது.

ஹப்பிள், ஸ்பிட்சர் போன்ற விண்வெளித் தொலைநோக்கிகள் உள்படப் பலவற்றின் மூலமாக விஞ்ஞானிகள் இந்த நிகழ்வைக் கவனித்தனர். இத்தகைய விண்வெளி நிகழ்வை மனித குலம் கண்டது இதுவே முதல்முறை. இந்த நிகழ்வு, தங்கம் எப்படி உருவானது என்பது குறித்தான நமது புரிதலை மாற்றியமைத்தது.

இந்த இரு நியூட்ரான் நட்சத்திரங்கள் ஒன்றுடன் ஒன்று மோதிக்கொண்ட நிகழ்வை ஆய்வு செய்ததில், விஞ்ஞானிகள் தங்கம், பிளாட்டினம், யுரேனியம் போன்ற கனமான தனிமங்கள் உருவாகி விண்வெளியில் சிதறடிக்கப்பட்டதற்கான தெளிவான அடையாளங்களைக் கண்டறிந்தனர்.

உதாரணமாக, இந்த நிகழ்வில் உருவான பிரகாசமான ஒளிக்கீற்றில் வெளிப்பட்ட சிவப்பு நிறம் தங்கத்தின் இருப்பைக் காட்டுவதாக ஆய்வுகள் சுட்டிக்காட்டுகின்றன.

இதுபோன்ற ஆய்வுகளின் மூலம், நட்சத்திரங்களின் இறப்புக்குப் பிந்தைய இத்தகைய நிகழ்வுகளின் மூலமாக, அபரிமிதமான அளவில் தங்கம், பிளாட்டினம் மற்றும் பிற விலைமதிப்பற்ற உலோகங்கள் உருவாக்கப்பட்டன என்ற முடிவுக்கு ஆய்வாளர்கள் வந்தனர்.

தங்கம் உருவாகும் செயல்முறை

நியூட்ரான் நட்சத்திரங்களில் இருந்து எப்படி தங்கம் உருவாகிறது என்பதைப் பார்ப்பதற்கு முன்பாக அதற்கான செயல்முறையின் அடிப்படையைப் புரிந்துகொள்ள முயல்வோம்.

பொதுவாக தனிம அட்டவணையில் ஒரு தனிமத்தின் அடையாளத்தை வரையறுப்பது, புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கைதான்.

ஹைட்ரஜனில் ஒரு புரோட்டான் உள்ளது. ஹீலியத்தில் இரண்டு புரோட்டான்கள், லித்தியத்தில் மூன்று. இப்படியே பெரிலியம், போரான், கார்பன், நைட்ரஜன் என அடுத்தடுத்து புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை அடிப்படையில் தனிமங்களின் வகைப்பாடு அமைகின்றது.

அதேபோல, அணுக்களில் நியூட்ரான்களும் உள்ளன. அவை ஒரு தனிமத்தின் அடையாளத்தில் தாக்கம் செலுத்தாவிட்டாலும், அவற்றின் நிறையை அதிகரிக்கச் செய்கின்றன.

சில நேரங்களில் ஓர் அணு, ஒரு கூடுதல் நியூட்ரானை கைப்பற்றும்போது, அந்த அணு நிலையற்றதாகிவிடுகிறது. இதன் விளைவாக அணுக்கரு சிதைவு செயல்முறை நடக்கிறது. அந்தச் செயல்முறையில் கூடுதலாகச் சேர்ந்த ஒரு நியூட்ரான் புரோட்டானாக மாற்றப்படுகிறது.

இதன் மூலம், தனிமமே முற்றிலும் வேறு வகையாக பரிணமிக்கிறது. உதாரணமாக, ஐந்து புரோட்டான்களைக் கொண்ட போரானில் பொதுவாக ஐந்து அல்லது ஆறு நியூட்ரான்கள் இருக்கும். ஒருவேளை அதில் கூடுதலாக ஒரு நியூட்ரான் சேர்ந்து ஏழாக உயர்ந்தால், அது நிலையற்றதாகிவிடும்.

அந்தச் சூழலில், அணுக்கரு சிதைவு செயல்முறைகள் நடந்து, ஒரு நியூட்ரான் புரோட்டானாக மாற்றப்பட்டு, பின்னர் ஆறு புரோட்டான்களை கொண்ட கார்பன் (Carbon-12) தனிமமாக அது மாற்றமடையும். இதன் மூலமாக அந்த அணு தனிம அட்டவணையில் ஒரு படி முன்னோக்கி நகர்கிறது.

இப்போது நியூட்ரான் நட்சத்திரங்களின் மோதல் விஷயத்திற்கு வருவோம். நியூட்ரான்களால் நிரம்பியிருந்த இந்த நட்சத்திர எச்சங்களின் மோதலைத் தொடர்ந்து ஏற்படும் குழப்பத்தில், அணுக்கருக்கள் நம்ப முடியாத வேகத்தில் நியூட்ரான்களால் தாக்கப்படுகின்றன.

இப்படி அதிகளவிலான நியூட்ரான்கள் அதிவேகத்தில் இணையும்போது, அணுக்கரு சிதைவு நடந்து தனிமங்கள் மாற்றமடைந்து தனிம அட்டவணையில் முன்னோக்கிச் சென்றுகொண்டே இருக்கின்றன. இவையெல்லாம் சில விநாடிகளில் நடக்கின்றன. அதோடு, இப்படியாக நியூட்ரான்கள் புரோட்டான்களாக அடுத்தடுத்து மாற்றப்படுவதன் வாயிலாக, தங்கம் உருவாக்கப்படுகிறது.

இதே வழியில்தான் தங்கம், யுரேனியம் மற்றும் பல கனமான தனிமங்கள் விண்வெளியில் உருவாகின்றன. விஞ்ஞானிகளின் கூற்றுப்படி, தனது ஆயுட்காலம் முடிந்து இறப்பைச் சந்திக்கும் ஒரு நட்சத்திரத்தின் விளைபொருட்களே இவை.

விண்வெளியில் தோன்றி பூமிக்கு வந்தது எப்படி?

இப்படியாகப் பல்வேறு செயல்முறைகள் மற்றும் நிகழ்வுகளின் விளைவாக விண்வெளியில் உருவான தங்கம் பூமிக்கு வந்தது எப்படி?

அதற்கான பதில், பூமியைப் போன்ற கோள்களின் உருவாக்கத்திற்கான மிக நீண்ட, மெதுவான செயல்முறையில் அடங்கியுள்ளது.

சுமார் 4.55 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, சிறிய பாறை, பனிக்கட்டிகள் போன்றவை மெதுவாக ஒன்றிணைந்து பூமியாக உருவாகத் தொடங்கியது.

பூமி உருவான சிறிது நேரத்திலேயே, இரும்பு மற்றும் பிற கனமான உலோகங்கள் மையத்தை நோக்கிச் சென்று, கோளின் மையக்கருவை உருவாக்கின. இந்தச் செயல்முறை பூமி உருவான சில மில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு உள்ளேயே நடந்தது.

பின்னர் செவ்வாய் கோளின் அளவுக்கு நிகரான ஒரு பெரிய வான் பொருள் புவியின் மீது மோதியது. இந்த மாபெரும் மோதலின் விளைவாக நிலா உருவாக்கப்பட்டதுடன், பூமியின் கட்டமைப்பு செயல்முறையும் நிறைவு செய்யப்பட்டது.

சுமார் 3.9 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, புவியும் நிலவும் ஒரு குறுகிய காலத்தில் பல விண்கற்களால் தாக்கப்பட்டன.

அந்தத் தாக்கங்களின் விளைவாக, பூமிக்கு வந்த விண்கற்கள் அதன் மேற்பரப்பில் தங்கத்தையும் கொண்டு வந்து சேர்த்தன. அதுவே இன்று நாம் சுரங்கங்களில் வெட்டிக் எடுக்கும் தங்கமாக இருக்கிறது.

தங்கம் என்பது வெறும் உலோகம் மட்டுமல்ல. பூமியைவிடப் பழமையான பிரபஞ்சத்தின் ஒரு செய்தியைச் சுமந்திருக்கும் அரிய வகை தனிமம். நம்மைச் சுற்றியுள்ள அணுக்கள், பூமியை விடவும் மிகப் பழமையான பிரமாண்டமான வான் நிகழ்வுகளால் வடிவமைக்கப்பட்டவை என்பதே அந்தச் செய்தி.

சுருக்கமாகக் கூறுவதெனில், நியூட்ரான் நட்சத்திரங்களின் மோதல் நிகழ்வு, பிரபஞ்சத்தின் தங்க உலைகளாகச் செயல்பட்டு, இந்த அரிய உலோகத்தை உற்பத்தி செய்து, விண்கற்கள் மோதலின் வாயிலாக பூமிக்குக் கொண்டு வந்து சேர்த்துள்ளன.

- இது, பிபிசிக்காக கலெக்டிவ் நியூஸ்ரூம் வெளியீடு