Metaller: Fra stjerner til celler
Av Eric Hedin, 10. mai 2024. Oversatt herfra

Historien om metaller og deres utnyttelse av mennesker, avslører betydelig finjustering, som involverer trekk ved planeten jorden som er komplementære med menneskelige kognitive og fysiske evner. Betydningen av metallbruk for menneskeheten er slik at epoker av menneskets historie utenfor steinalderen, ofte avgrenses av den rådende bruken av visse typer metaller. Kobber, bronse, jern og andre metaller og legeringer har dypt påvirket kulturer, kunstnerskap, økonomier, handel, krigføring og oppfinnelser som fører til våre moderne teknologiske samfunn.

Bilde 1. Metaller -tidlig verdsatt av mennesker

Dyktighet og oppfinnsomhet

Alle disse dyptgripende påvirkningene på sivilisasjonen er selvfølgelig avhengige av tilgjengeligheten av tilstedeværende metaller og metalliske malmer innenfor jordskorpen, og deres tilgjengelighet er kompatible med menneskelige bestrebelser. I tillegg måtte menneskelig dyktighet og oppfinnsomhet være tilstrekkelig til å forestille seg potensiell nytteverdi av metaller og fysisk være i stand til å kunne forme dem til disse målene.
I sporing av metaller tilbake til deres ultimate opprinnelse, kommer prosessene med stjerne-kjerne syntese i fokus. Siden mange metaller har en atomvekt større enn av jern, som er det tyngste elementet som produseres i hovedsekvensens fusjons-ovn i kjernene til massive stjerner, er dannelse av disse metallene avhengig av overflødig energi og nøytroner, frigitt i turbulente supernova-eksplosjoner, som er klimaks i eksistensen til disse stjernene.

Gull, så vel som sølv, platina, torium og uran, har tradisjonelt blitt antatt å danne seg i prosessen med rask nøytronfangst i løpet av en supernova, men mer nylig har det blitt bemerket at gull også kan danne seg i binære nøytronstjerners fusjon -lenke.
Det er bemerkelsesverdig å vurdere at mange metalliske elementer, nyttige og noen ganger til og med nødvendige for menneskelig liv, måtte komme fra kjernen til massive stjerner, bli kastet ut i interstellart rom av supernovaer, og deretter gravitatasjonsmessig samles i den stellare nebulaen, kondensere i baneregionen som tilsvarer den beboelige sonen til stjernen, og til slutt gradvis bli samlet sammen, som del av planeten vi kaller jorden.

Bilde 2. Jern er ikke det tyngste metallet

En sammenløp av forhold

Samløp av forhold som kreves for vellykket integrering av metall i menneskehetens verden, inkluderte flere prosesser utover deres kosmiske opprinnelse. En prosess som meteor-bombardement -lenke, utløst av planetariske resonanser mellom banene til Jupiter og Saturn, var nødvendig for å berike jordskorpen med metaller, etter den planetariske formasjonstiden, da tettere materialer ville ha sunket til utilgjengelige dybder, gjennom den smeltede jorden mot dens kjerne.

Utover tilstedeværelsen av metaller på jordskorpen, var ytterligere kjemisk transformasjon nødvendig for å øke tilgjengeligheten til metalliske malmer og for å redusere giftigheten til solmetallforbindelser, for mer avansert liv. Den metabolske aktiviteten til spesifikke bakterier førte til mye av denne endringen over en milliard år av tidlig jordhistorie.
... "milliarder av år med sulfatreduserende bakterier behandlet oppløselige metallmineraler, som ville ha forgiftet senere avansert liv, og forvandlet dem mest til konsentrert avsetning av uoppløselige metallmineraler. Disse avsetningene muliggjorde metallurgien som bidro til å drive menneskehetens sprang fra steinalder til sivilisasjonen." (1)

Bilde 3. Bakterier er livnødvendige for mennesker

Bakterienes rolle
Forskere har bemerket at bakterier sannsynligvis spilte en rolle i dannelsen av store jernavsetninger som består av tilgjengelig jernmalm.
"Prokariot-lignende fossiler i 3,8 milliarder-år-prekambriske jern-formasjoner antyder imidlertid at tidlig mikrobielt liv kan ha spilt en betydelig rolle i dannelsen av disse forekomstene, ved å danne Fe og Si-nedbør fra sjøvann." (2)
Nylige oppdagede geologiske prosesser -lenke, avhengig av "akkurat riktige" forhold ved jordskorpemantel-grensen, bidro også til tilgjengeligheten av viktige metaller for avansert produksjon i den nåværende alderen på vår sivilisasjon.

"Forskere har identifisert en mekanisme gjennom hvilke viktige metaller, som er avgjørende for produksjonen av fornybar-energi teknologi, føres fra jordens mantel til skorpen.
Teamet, inkludert forskere fra Cardiff University, har oppdaget en 'Gullhårs-sone' ved basen til jordskorpen der temperaturen er rett ved rundt 1000C, for metaller som skal transporteres til grunnere nivåer nær overflaten, hvor de kan utvinnes. Metallene som er mest i fokus: kobber, kobolt, tellurium og platinum-er mye søkt etter, grunnet deres bruk i elektriske ledninger og teknologier som batterilagringsenheter, solcellepaneler og brenselceller.
I den nye studien identifiserte teamet en temperaturavhengig sone, som ligger ved basen til jordskorpen, som fungerer som en ventil og av og til lar metallene passere oppover for å nå den øvre skorpen. 'Som med Gullhårs-soner, har vi oppdaget at hvis temperaturen er' helt riktig 'på rundt 1000C, kan metaller som kobber, gull og tellurium unnslippe fellen og stige opp til overflaten, for å danne malmforekomster."

Bilde 4. Temperaturstyrt ventil slipper opp metaller til fornybar energi

Godt framsyn
Jorden har gitt oss utallige rikdommer i sin overflod av metaller, ikke bare i tradisjonelt ettersøkte kilder til rikdom, som gull og sølv, men i mange andre metaller, både prosaiske og eksotiske, som vår sivilisasjon har vokst på. Og likevel avslører pågående studier av opprinnelse og tilgjengelighet til disse metaller mer design enn "dum flaks." Gitt tidsskalaen på flere milliarder år for prosessene som kreves for å gi metaller som trengs til liv og menneskelig blomstring, vil visdom antyde at vår "flaks" mer nøyaktig ville bli beskrevet som godt fremsyn .

Bilde 5. 'Flaks' eller fremsyn?

Referanser:
1. Hugh Ross, Improbable Planet: How Earth Became Humanity’s Home (Grand Rapids, MI: Baker Books, 2016), p. 168.
2. S.S. Brake, S.T. Hasiotis, H.K. Dannelly, K.A. Connors, “Eukaryotic stromatolite builders in acid mine drainage: Implications for Precambrian iron formations and oxygenation of the atmosphere?,” Geology (2002) 30 (7): pp. 599–602.

Oversettelse, via google oversetter, og bilder ved Asbjørn E. Lund