Misteri svelati ed enigmi ancora aperti sull’origine dei metalli preziosi, sappiamo che l’oro viene dalle stelle, ma siamo lontani dall’aver compreso perchè sul nostro pianeta sia così abbondante.

L’oro è stato associato fin dalla preistoria alla divinità, al cielo, all’eternità e al mistero. Per i Sumeri era un dono di Anu, dio dell’universo, e riservato agli esseri divini, per i quali era prezioso ed espressione della loro stessa potenza. Secondo le contestatissime teorie alternative, che vedono le divinità sumere come alieni tecnologici, il prezioso metallo, necessario per la loro avanzata tecnologia, era il motivo della loro presenza su questo pianeta.

Nell’antico Egitto l’oro era chiamato “carne degli dei”, era legato al dio Ra, creatore dell’universo, simbolo del suo potere e della sua immortalità.

Analogamente era sacro per tutte le civiltà antiche, in ogni parte del mondo, in una sorprendente universalità che prosegue ancora oggi, pur mutandone i significato in senso più prosaico di ricchezza e successo.

Cosa c’è di così particolare in questo metallo? Malleabile, inalterabile, brillante e al tempo stesso enigmatico, perché a dispetto di migliaia di anni di scavi e studi, siamo ben lontani dall’averne decifrato tutti i segreti.

A dispetto di migliaia di anni di scavi e studi, siamo ben lontani dall’aver decifrato tutti i segreti dell’oro.

Il più grande mistero riguarda le sue origini. La maggior parte dei metalli che conosciamo si sono formati e si formano nella crosta terrestre come il ferro e l’alluminio. Non vale lo stesso per l’oro.
Dal 2017 sappiamo che molto dell’oro che si trova nei vari giacimenti proviene dal cuore del pianeta, dal mantello profondo, portato negli strati più superficiali da fenomeni vulcanici e tettonici. Ma come è arrivato fino a lì? E da dove?

L’oro viene dalle stelle più massicce

Nel momento del Big Bang, gli elementi che componevano l’universo erano solamente 3: idrogeno, elio e litio in tracce. Sono state le stelle, attraverso vari cicli di fusione nucleare che avvengono al loro interno, a generare elementi più pesanti, come l’oro. Non tutte le stelle sono però in grado di generarlo: un astro delle dimensioni del Sole, ad esempio, verso la fine del suo ciclo vitale, è in grado di originare al massimo elementi come il carbonio, che ha numero atomico sei, mentre il numero atomico dell’oro è settantanove. Quindi all’origine dell’oro ci sono stelle molto più massicce, almeno 10 volte il nostro sole, che esplodendo generano supernove.

Le teorie più accreditate ritengono che l’oro provenga proprio dalle supernove, che si formi durante tali esplosioni, sia disperso poi nello spazio e riaggregato in nubi cosmiche, da cui si originano i sistemi planetari.

Secondo alcuni astronomi una “normale” supernova, evolvendo in un buco nero, finirebbe per risucchiare il materiale espulso e quindi non sarebbe in grado di disperderne a sufficienza nello spazio profondo. Occorre un evento ancora più potente, un’esplosione in ipernova (100 volte più potente di una supernova) amplificata da una rapida rotazione e da un forte campo magnetico (ipernova magneto-rotazionale).

Anche tale evento si conclude con un buco nero, ma la velocità di espulsione del materiale consente il suo allontanamento. L’energia e la pressione di questi fenomeni sono tali da poter originare e spargere nell’universo anche i metalli più pesanti che conosciamo.

Altro evento cosmico in grado di legare insieme i 79 protoni e 118 neutroni necessari a formare un atomo di oro è la collisione di stelle di neutroni.

Questi oggetti celesti sono ciò che resta dopo il collasso di una stella massiccia, sono di piccole dimensioni ma hanno densità e massa altissime, che generano un campo gravitazionale estremamente intenso. Quando due stelle di neutroni collidono, si fondono generando una kilonova, un tipo di esplosione astronomica scoperto nel 2017.
Una nuova ipotesi indica un’altra possibile origine dell’oro: i brillamenti dei magnetar.

I magnetar sono stelle di neutroni con campi magnetici di intensità enorme. Questi campi magnetici immagazzinano energie colossali che, in rare occasioni, vengono rilasciate in violentissimi eventi chiamati “brillamenti giganti”, fenomeni tra i più luminosi mai osservati nell’universo.

I brillamenti giganti avvengono in conseguenza di un “terremoto stellare”, una frattura nella crosta della magnetar. La frattura innesca il processo r, acronimo di “rapid neutron-capture process” (processo di cattura rapida di neutroni). I neutroni vengono catturati dai nuclei atomici ad una velocità estrema, generando una catena di reazioni nucleari che portano alla formazione di elementi sempre più pesanti che poi vengono espulsi.

La ricerca dimostra che, durante uno specifico evento, il brillamento gigante del 2004 di SGR 1806-20, una quantità stimabile attorno a 10⁻⁶ masse solari di materiale arricchito di elementi del processo r è stata espulsa.
L’importanza di questa scoperta va ben oltre l’oro stesso. Se i magnetar fossero effettivamente responsabili di una frazione significativa della produzione di elementi pesanti (l’articolo stima un contributo del 1-10% per la nostra galassia), questo cambierebbe radicalmente la nostra comprensione dell’evoluzione chimica dell’universo. Poiché i magnetar esistevano già nelle prime epoche dell’universo, questa ipotesi apre la possibilità che una parte significativa dell’oro presente nelle stelle più antiche, formatosi poco dopo il Big Bang, provenga proprio da questi eventi altamente energetici.

Dunque si pensa che la nube cosmica in cui si è formato il nostro sistema solare fosse molto ricca di questo elemento proveniente dallo spazio profondo e che poi, nel processo di solidificazione e raffreddamento della Terra, sia precipitato nel suo nucleo. Ma questa teoria – a prescindere dalla precisa natura della catastrofe astronomica che ha arricchito la nube cosmica – spiega compiutamente il motivo per cui abbiamo così tanto oro nel nostro pianeta?

Un’abbondanza le cui ragioni non sono ancora chiare

Una nube cosmica “arricchita” di oro  e metalli pesanti che vengono dalle stelle (a prescindere dal tipo di evento stellare catastrofico specifico) è coerente con la presenza di oro nel nucleo terrestre. Si stima che nel nucleo ci siano metalli preziosi in quantità sufficiente da coprire l’intera superficie della Terra con uno strato spesso circa quattro metri.

Il mistero non ancora chiarito è perché l’oro sia presente anche nel mantello e nella crosta in quantità tanto abbondante. Nel mantello è decine o migliaia di volte di più del previsto. Anche sulla crosta terrestre c’è più oro di quanto elaborato dai modelli, pur tenendo in considerazione gli affioramenti dovuti ai fenomeni vulcanici e tettonici.

Come spiegare allora tale abbondanza? Cosa può essere accaduto per portare così tanto oro e platino sul pianeta, anche negli strati meno profondi e superficiali?

L’oro non viene solo dalle stelle, viene anche dagli asteroidi

Si ritiene che poco meno di 4 miliardi di anni fa, quando il pianeta era ancora molto giovane, ci sia stato un immenso bombardamento di meteoriti, circa 20 miliardi di miliardi di tonnellate di materiale asteroidale si sono aggiunte alla Terra, arricchendola di oro e platino.

A tale conclusione sono giunti un gruppo di ricercatori dell’università di Bristol, esaminando rocce molto antiche prelevate in Groenlandia, risalenti a dopo la formazione del nucleo ma prima del bombardamento asteroidale, riscontrando che la loro composizione non corrisponde a quella delle rocce successive.

Questa differenza dimostrerebbe che la sovrabbondanza di oro, e altri metalli preziosi, sulla Terra potrebbe essere davvero frutto di un fortunato sottoprodotto del bombardamento di meteoriti.

La teoria spiegherebbe anche la particolare composizione isotopica delle rocce lunari, la numerosità dei crateri lunari, che suggerisce l’esposizione a un lungo periodo di bombardamento meteorico avvenuto tra 4,1 e 3,8 miliardi di anni fa, anche se sulla datazione dei crateri lunari ci sono ancora significative incertezze. Alcuni modelli suggeriscono impatti più diffusi nel tempo, magari con asteroidi più grandi.

La scoperta di corpi celesti quasi interamente costituiti d’oro sembra rafforzare la plausibilità di questa teoria.

Ne è un esempio 16 Psyche, un asteroide del diametro di circa 200 km che si trova tra le orbite di Marte e Giove e che si ritiene essere prevalentemente metallico e in base agli studi spettroscopici e ai vari modelli basati sulle osservazioni astronomiche, potrebbe contenere immense quantità di oro, nichel e platino.

Si teorizza che sia di classe M, cioè il nucleo (o parte di esso) di un protopianeta che non è riuscito a completare il processo di formazione, durante il quale ha dunque perso buona parte del suo mantello roccioso e la sua crosta.

Ne sapremo di più nel 2029, quando la sonda Psyche della NASA lo raggiungerà.

Sono noti almeno 300 asteroidi di tipo M, come 16 Psyche, in posizione relativamente vicina alla Terra, se davvero il loro contenuto d’oro e platino è così massiccio, immaginare che una serie di collisioni di corpi simili col nostro pianeta lo abbiano arricchito di tali metalli è un’ipotesi molto plausibile… ma è pur sempre una teoria, ancora oggetto di dibattito e ricerca.

Fondamentalmente non possiamo dire – ad oggi – di aver ancora compreso il mistero dell’abbondanza dell’oro sul nostro pianeta. Notiamo, però, che la scienza in qualche modo conferma quanto già pensavano i nostri antichi antenati: l’oro è un dono dell’universo (viene dalle stelle) e un simbolo del suo enorme potere (si origina dalle esplosioni cosmiche più potenti).

Un team internazionale di scienziati, guidato da un astrofisico della Rutgers University-New Brunswick, ha scoperto una nube molecolare, una delle strutture singole più grandi nel cielo e tra le più vicine al sole e alla Terra mai rilevate.

L’enorme formazione, fino ad ora sconosciuta e invisibile, è stata individuata con un approccio del tutto innovativo, cercando il suo costituente principale: l’idrogeno molecolare.

Il nuovo approccio che ha permesso la scoperta della nube molecolare

Le nubi molecolari sono composte da gas e polvere, la cui molecola più comune è l’idrogeno, il componente fondamentale di stelle e pianeti ed essenziale per la vita. La scoperta segna la prima volta che una nube molecolare è stata rilevata grazie alla luce emessa nello spettro ultravioletto lontano, usando i dati raccolti dal satellite coreano STSAT-1, munito dello spettrografo FIMS-SPEAR.
Fino ad ora, infatti, la “caccia” alle nubi molecolari era avvenuta con le osservazioni radio e infrarosse, il che permette di rilevare facilmente la firma chimica del monossido di carbonio, componente abbastanza frequente di questo tipo di formazioni. Nella loro ricerca, invece, gli astrofisici hanno cercato e osservato direttamente l’emissione ultravioletta lontana dell’idrogeno molecolare.
“Questo apre nuove possibilità per studiare l’universo molecolare”, ha affermato Blakesley Burkhart, professoressa associata presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia della Rutgers School of Arts and Sciences, che ha guidato il team ed è autore dello studio. Burkhart è anche ricercatrice scientifica presso il Center for Computational Astrophysics presso il Flatiron Institute di New York.
“I dati hanno mostrato molecole di idrogeno luminose rilevate tramite fluorescenza nell’ultravioletto lontano – ha spiegato la professoressa Burkhart – Questa nube sta letteralmente brillando nel buio dello spazio”.

“Questa nube sta letteralmente brillando nel buio dello spazio”.

Gli scienziati hanno chiamato la nube di idrogeno molecolare “Eos”, dal nome della dea greca della mitologia che è la personificazione dell’alba. La loro scoperta è descritta in uno studio pubblicato su Nature Astronomy.

Eos che si trova a circa 300 anni luce dal nostro pianeta, non costituisce alcun pericolo per il sistema solare e la sua vicinanza, offre un’opportunità unica per studiare le proprietà di una struttura all’interno del mezzo interstellare.

Il mezzo interstellare, costituito da gas e polvere che riempie lo spazio tra le stelle all’interno di una galassia, funge da materia prima per la formazione di nuove stelle.

“Quando guardiamo attraverso i nostri telescopi, cogliamo interi sistemi solari nel momento in cui si stanno formando, ma non sappiamo nel dettaglio come ciò accada – ha detto Burkhart – La scoperta di Eos è entusiasmante perché ora possiamo misurare direttamente come si formano e si dissociano le nubi molecolari e come una galassia inizia a trasformare gas e polvere interstellare in stelle e pianeti”.

Eos si trova ai margini della Bolla Locale, una grande cavità piena di gas nello spazio che comprende il sistema solare. Se fosse visibile ad occhio nudo nel cielo, avrebbe una dimensione apparente pari ad almeno 40 volte quella della luna. La sua massa è di circa 3.400 volte quella del sole. La nube in questione è una delle più grandi strutture mai trovate nel cielo che non siano una stella, un buco nero o una nebulosa. Si stima che sparirà fra circa 6 milioni di anni.

“L’uso di questa tecnica potrebbe riscrivere la nostra comprensione del mezzo interstellare, scoprendo nubi nascoste in tutta la galassia e persino fino ai limiti più lontani rilevabili dell’alba cosmica”, ha affermato Thavisha Dharmawardena, borsista NASA Hubble presso la New York University e primo autore condiviso dello studio.
Uno dei motivi per cui Eos non era mai stata individuata in precedenza è che è molto ricca di idrogeno molecolare ma assai povera di monossido di carbonio, pertanto risulta invisibile agli approcci tradizionali.

Il comunicato stampa della Rutgers University-New Brunswick

Video divulgato dai ricercatori.
Credit: Thomas Müller (HdA/MPIA) and Thavisha Dharmawardena (NYU)