Az arany legritkább megjelenési formája a világon

A drótszerű termésarany régóta hatalmas rejtély a tudósok számára. E nagy sűrűségű fém vizsgálatának csak néhány módszere van, s senki sem kockáztatta meg, hogy elroncsolja a különleges felépítésű szerkezetet. Most viszont roncsolás nélkül rápillanthattak a szakemberek a drótszerű termésarany kristályszerkezetére, s ezzel feltárulkozik a különös, göndör formavilág keletkezésének mikéntje is – olvasható a nationalgeographic.com oldalán.

1887-ben, a Coloradói Gilman közelében lévő Ground Hog aranybánya rendkívül érdekes darabbal örvendeztette meg az aranyásókat: a kb. 12 cm magas, nagyjából 26 dkg tömegű termésarany drótkötegre hasonlító példánya három ágra szakadt, az ágai visszahajlottak, ez a legritkább megjelenési forma, amit valaha is találtak.

John Rakovan, az Ohioban lévő Miami Egyetem ásványtani szakértője szerint abszolút egyedülálló a darab, semmi hozzá foghatót nem találtak még.  A ritkaságának azonban az volt a hátulütője, hogy senki se merte megvizsgálni, mivel ehhez fel kellett volna vágni a rendkívül ritka darabot, így nem derült ki, mi módon keletkezhetett, hosszú évtizedeken át rejtély maradt.

A kutatók most vethették az első pillantást a Kosszarv különös formájú termésaranyának belsejére, mégpedig a Los Alamos-i Nemzeti Laboratórium 800 méteres részecskegyorsítója segítségével. Kiderült, hogy a drótköteg, ami sok tucatnyi csillogó aranydrótnak tűnik, vagy egyetlen hatalmas aranykristály, vagy esetleg egészen kevés egybenőtt kristály alkotja csupán.

A mérések eredményét eddig még nem publikálták szaklapban, szakmai ellenőrzésen átesett formában, de a geológusközösség körében már most nagy a lelkesedés az előzetesen kiadott adatok miatt. A mostani eredmények, és a jövőbeli hasonló vizsgálatok lehetőségei széles körű alkalmazhatóságot sejtetnek, akár a hatékonyabb bányászati technológiák terén, akár a fémek beépítését igénylő eszközökben, az arany számára újszerű felhasználási lehetőséget biztosítva, mondta Raquel Alonso-Perez, a Kosszarvnak otthont adó Harvard múzeumának kurátora.

Albert C. Burrage, a Harvard volt diákja és elkötelezett ásványgyűjtő még a halála előtt megszervezte, hogy a gyűjteménye megfelelő helyre kerüljön. Azt láthatjuk, amint átadja e gyűjtemény egy részét a massachusettesi alma mater részére. A több mint 1500 darab közt volt a különösen értékes Kosszarv is.

Forrás: Photograph Courtesy of the Mineralogical & Geological Museum at Harvard University, copyright 2012, President and Fellows of Harvard College/ nationalgeographic.com

James Hagadorn, a Denveri Természettudományi Múzeum geológiai részlegének kurátora szerint fantasztikus eredményt értek el, és biztos, hogy még többel is előrukkolnak majd. E múzeumnak szintén vannak a Coloradói Ground Hog bányájából származó drótszerű termésarany példányai. „Mi is gondolkodtunk rajta, hogy kipróbáljuk a vizsgálati módszert a saját példányainkon”

A Los Angeles-i Természettudományi Múzeum ásványtani gyűjteményének kurátora, Aaron Celestian szerint „Igen újszerű és nagyon izgalmas eredmény született”, e múzeumnak is van drótszerű termésaranya.

Arany fogkrém
Az aranybányászatról a patakokban megtett útjuk során legömbölyített rögök juthatnak eszünkbe, ám az arany képes igen különös kristályokká is fejlődni, amint a kőzetrepedéseken keresztüláramló természetes forró vizes ásványi oldatokból kirakódik. Ha ezek a kristályok hosszúkás alakot öltenek, drótszerűnek nevezzük őket.

Hagardon szerint olyasmit képzeljünk el, mintha ráléptek volna egy fogkrémes tubusra, csakhogy itt a kitüremkedő végeredmény szilárd arany.

A drótszerű termésarany, amelynek hosszirányú vájatok jellemzik a külsejét, mintha habzsákból nyomták volna ki, rendkívül ritka. A vájatos drótszerű termésarany e speciális mintázatról kapta a nevét. Rakovan szerint egy kézen megszámlálhatók azon lelőhelyek, amelyekből előkerült már ilyen típusú termésarany.

A Kosszarv jelenleg a Harvard Ásványtani és Geológiai Múzeumában van, s az 1900-as évek közepén került ide, Albert C. Burrage egykori diák hatalmas gyűjteményével, amelyet az egyetemnek adományozott. A példányt a megtalálásakor 160 dollárosra becsülték a tömege alapján, mai értéken számítva ez kb. 4500 dollár. A jelenlegi értékét Rakovan biztonsági okokból nem árulta el.

Az 1887-ben előkerült Kosszarv a valaha talált legnagyobb méretű drótszerű termésarany. Az emberek igen hamar felismerték a különlegességét és értékét, s „ritka, különös formájú példánynak” nevezték a The Great Divide című denveri lapban.

Forrás: Photograph courtesy of the Mineralogical & Geological Museum at Harvard University, copyright 2012, President and Fellows of Harvard College/nationalgeographic.com

A 2018 februári tucsoni éves Ékkő- és Ásványkiállításon Alonso-Perez megkereste Rakovant, s kifejtette neki, hogy szeretné az aranyszarvat megvizsgáltatni. Rakovan, aki még emlékezett a múzeumban gyerekkorában tett látogatások során megcsodált ragyogó példányra, nem habozott. Ő és a kutatócsoportja megkeresték a Los Alamos-i Nemzeti Laboratórium szakembereit, s reménykedtek benne, hogy lehetőséget találnak a példány kristályszerkezetének roncsolásmentes vizsgálatára.

Hatalmas kihívás volt azonban a felbecsülhetetlen értékű tárgy elszállítása Massathusettsből Új- Mexikóba. A bonyolult biztonsági protokoll, rengeteg papírmunka és meghatározott eljárások kidolgozása hónapokat vett igénybe – mondta Alonso-Perez, hozzátéve, hogy a nukleáris kutatóintézet még egy jó nagy kupaccal növelte a szükséges papírok mennyiségét. Végül azonban az aranydarab végigjárhatta az útját.

Sven Vogel, a Los Alamos-i Nemzeti Laboratórium neutronfizikai központjának szakembere azt mondta, valószínűleg ez a legértékesebb tárgy, ami valaha a kezébe került.

Ezüst és arany
A Los Alamos-i csapat neutronokkal bombázta a mintapéldányt, ez az a szubatomi részecske, amely képes áthatolni az arany felületén. Amikor a kristály szerkezetéhez érnek a neutronok, szétszóródnak különböző irányba. Amikor egyetlen kristályról van szó, akkor csak egészen kevés irányba szóródnak, minél több a kristály, annál többféle irányt vesznek.

A vizsgálatokból az derült ki, hogy az aranyszarvat nagy valószínűséggel egyetlen, vagy igen kevés kristály alkotja, nem pedig számos kristály együttese. Egy kolumbiai, sokkal kisebb példány elemzése is azt eredményezte, hogy nagyon csekély számú kristály építi fel a drótszerű termésaranyat.

Ez éles ellentétben áll a drótszerű termésezüst tulajdonságaival, az ezüstnél e megjelenési forma meglehetősen gyakori, s annak vizsgálata alapján az ezüst számtalan kristály egybekapaszkodó kötegéből épül fel.

A Kosszarv esetében még egy meglepetést adott a vizsgálat. Az elnyelt neutronok alapján kiderült, hogy nem tiszta aranyról, hanem kb. 30 százalékban ezüstöt is tartalmazó elegyről van szó. A röntgensugarak segítségével elvégzett további vizsgálatok is igazolták, hogy a példány sűrűsége s így az összetétele is annak teljes egészében azonos.

A küldetés teljesítve
Hogy pontosan mit jelentenek az eredmények, az még viták tárgya, de néhány érdekes következtetésre már okot ad egy, a Geology folyóiratban nemrégiben megjelent tanulmány, amelyben a drótszerű termésezüst kialakulását taglalják. E munkában Rakovan és kutatótársai ezüst-szulfidból növesztettek szintetikus drótszerű ezüstöt, hogy rájöjjenek, a természetben miként keletkezik. Már az 1500-as évekből vannak feljegyzések a drótszerű ezüst mesterséges létrejöttéről, a bányászok beszámoltak róla, hogy az ezüstércből a fém kiolvasztása során különös, hajszerű fémszálak keletkeztek. A mostani kutatás során hasonló módszert alkalmaztak azzal, hogy fokozatosan eltérő hőmérsékletet hoztak létre az ezüst-szulfid tömbben.

A drótocskák kialakulásának oka az ezüst-szulfid azon tulajdonsága lehet, amit szuperionos vezetésnek hívunk, ez azt jelenti, hogy a fokozatosan eltérő hőmérséklet vagy elektromosság hatására az ezüst ionjai a szilárd ásványtömbön igen nagy sebességgel száguldanak keresztül, magyarázza Rakovan. Ezek a nagy sebességű ezüstrészecskék azután a tömb felületén felgyülemlenek, s a már ott lévőket egyre kijjebb tolják, a folyamat mindaddig folytatódik, míg a körülmények fennállnak és van utánpótlása az ezüstnek. A kutatók a kísérleteik során alig fél óra alatt kb. 1 cm hosszú drótezüstöket tudtak növeszteni így.

„A saját szemünkkel láthattuk, miként nő” – mondta Rakovan. Talán ez a sebesség az oka annak, hogy az ezüstnél sok kristály összefonódásából alakul ki a drótszerű megjelenési forma. Az arany sokkal kevésbé reaktív és nem formál természetes szulfidokat, így sokkal tovább tarthat a növekedése is a drótszerű formának, ami arra ad lehetőséget, hogy egyetlen kristályból és sokkal nagyobb méretben alakulhasson ki. Rakovan ahhoz hasonlította a folyamatot, mint amikor téglákból építünk fel egy falat. „Ha igazán lassan készül a fal, gyönyörű egyenletes lesz, de ha mindenki kapkod és siet, a fal teli lesz hibákkal, a kristálynövekedés során ezek a hibák maguknak az egyedi kristályoknak a határvonalai.” Az arany és ezüst növekedéséről a jövőben készülő vizsgálatok majd feltárhatják e különbségek pontos okát.

Rakovan hozzáteszi: „Többet tudtunk meg a drótszerű ezüstről az elmúlt 2 év során, mint az azt megelőző 400 évben, s ez igazán nagyszerű eredménye a munkánknak.”

Alonso-Perez számára még többet jelentenek a vizsgálat eredményei: „Úgy érzem, hogy teljesítettük a küldetést, amire a múzeumi gyűjtemény léte indított.”

A múzeumok a közoktatás, ismeretterjesztés szerves részei, azonban emellett a természettudományi gyűjtemények a jövő generációk kutatói számára, akik a korábbiaknál kifinomultabb vizsgálatokkal tudják a bonyolult kérdésekre megtalálni a válaszokat, számtalan lehetőséget rejtenek. Ilyen példa volt a több mint 130 éve talált, múzeumban őrzött aranytömb részecskegyorsítós vizsgálata is.

„A legtöbb múzeumi gyűjtemény a kiállítások célját szolgálja, a látogatók bejönnek és élvezik, ami eléjük tárul. Azonban mélyen legbelül úgy gondolom, a legfőbb cél a kutatás, és a tudomány előre mozdítása.” – vélekedik Rakovan.