Complicado enigma metal leve: de onde no espaço tanto de lítio?

Em nossos dias, o lítio está em toda parte. Ainda em meados do século 19, esta suave, um metal branco prateado, era uma cura. Os médicos foram tratados com a sua ajuda, distúrbios psiquiátricos como a mania. Ainda hoje, este metal é usado como uma cura para o transtorno bipolar. Mas para muitas pessoas, o lítio também se tornou sinônimo de baterias e baterias recarregáveis. É um ingrediente importante, através do qual funcionam os telefones celulares, laptops e outros dispositivos portáteis. Com o desenvolvimento de carros híbridos e elétricos, o mercado deste metal está crescendo; em 2025, ele vai triplicar em volume, de acordo com o Goldman Sachs.

A Maior parte das reservas mundiais de lítio está na América do Sul e na maior parte, os sedimentos sob secas lagos no alto dos Andes. Mas li havia aqui muito mais tempo, do que qualquer montanha ou até mesmo a própria Terra. Para além disso, o lítio é um dos originais, dos elementos, juntamente com o hidrogênio e o hélio — que surgiram como resultado de uma Grande Explosão de 13,8 bilhões de anos atrás.

A História de lítio de longa e envolta em mistério. No período após o Big Bang, a maior parte é formado de lítio desapareceu sem conduzir. Para além disso, quando os astrônomos olham para a moderna Universo, eles acham que o adicional de lítio: cerca de quatro vezes mais do que deveria ocorrer como resultado de uma Grande Explosão.

Mais de dez anos os cientistas tentaram descobrir de onde veio essa excesso de lítio. E com as recentes descobertas de pesquisa misterioso espaço de fábricas para a produção de lítio pode, finalmente, ser concluído.

No espaço de mais de lítio, que foi criado durante o Big Bang

O Oxigênio que respiramos, e o ferro no seu sangue—, a maioria dos elementos em seu corpo foram forjadas nucleares топках estrelas. Como disse o astrônomo Carl Sagan, "somos feitos de estrelas do material".

, E de todos os mesmos elementos mais pesado — como o titânio, que é frequentemente utilizado em bicicletas — exigem algo mais cruel. A maioria deles produzidos em reações nucleares durante uma explosão a morte de maciça de estrelas. Alguns metais como o ouro, talvez, de ter nascido em fortes colisões нейтронных estrelas, сверхплотных núcleos de estrelas mortas.

Mas os mais básicos elementos foram feitos os primeiros três minutos após o Big Bang. O início do Universo era quente sopa de plasma, e a menos que arrefeça e extensão ela коагулировала principalmente na forma de átomos de hidrogênio e hélio, os dois mais simples e mais comuns de elementos do kernel que são constituídos por um e dois prótons, respectivamente.

O Big bang também produziu trilhas pesada versão de hidrogênio — deutério — kernel, o qual carrega em si adicional de nêutrons em vez de um único protão — e mais leve da versão do hélio, o kernel, o qual inclui um nêutron, e não dois. Também uma Grande Explosão deixou atrás de si uma pequena quantidade de lítio.

Isso é tudo. Depois de três minutos, o Universo é muito fria, para, formaram-se outros elementos.

, E embora isso aconteça de 13,8 bilhões de anos atrás, os cientistas perfeitamente representar e compreender reações nucleares, que produziram estes primeiros elementos. Satélites como WMAP e Correia realizaram a medida exata do início do Universo e permitiu aos cientistas calcular com precisão, o quanto deve ser produzido de cada item e do isótopo.

Alguns metais que possam nascer no processo de colisão нейтронных estrelas

Mas quando os cientistas comparam seus cálculos com o fato de que a olham, nem tudo é o mesmo. "Deutério em ordem. Hélio também", diz Brian Fields, um astrofísico da Universidade de Illinois, nos estados unidos. "Só a bateria de lítio fora".

, E de fora é muito forte. Lítio três vezes mais, do que deveria ser, e esta divergência chamaram de "o problema primária de lítio". Pela primeira vez a falta de lítio космологи aperceberam de 20 anos atrás e, desde então, tentando escolher uma explicação.

Talvez, sugerem os cientistas, alguns processos desconhecidos no interior de estrelas destruiu a antiga bateria de lítio. Ou a explicação pode incluir uma nova física. Por exemplo, a interação com a matéria escura, uma substância desconhecida, a partir do qual é composto de um quarto do espaço, de alguma forma, possam destruir uma bateria de lítio no início do Universo.

E, embora em épocas anteriores, parece, lítio, faltando, no moderno espaço-lo até demais. Os astrónomos descobriram relativamente abundante quantidade de lítio na superfície de estrelas jovens que se formaram recentemente, e também em метеорах no sistema Solar. Há cerca de quatro vezes mais do que as de lítio, que foi produzido como resultado de uma Grande Explosão — na galáxia-lo насобиралось menos de 150 massas solares.

Deve ser algo que gerou esse excesso de lítio e se espalharam-lo no espaço, onde ele se tornou progressivamente incluídos no зарождающуюся o sistema Solar e bilhões de anos depois de uma bateria de seu telefone celular. A questão é: o que é?

a matéria Escura permanece misteriosa

Uma das opções — os raios cósmicos: partículas de alta energia, na maior parte, os prótons, que permeiam o espaço. No processo, os raios cósmicos podem enfrentar блуждающими átomos, por exemplo, o oxigênio. É um choque que destrói o átomo de oxigênio em pedaços, transformando-o em um fluxo de pequenos elementos, incluindo o lítio.

Embora este processo, provavelmente, ocorre por toda a galáxia, como diz Fields, os cálculos mostram que essas colisões podem ajudar a explicar a não mais de 20% observado de lítio. Mais de 20% pode ser associado com uma Grande Explosão. 60% permanece sem explicação.

Parte desses 60% pode vir de um determinadotipo de estrelas, que são chamados de ramo assintótico de gigantes (AGO.). Esta é a estrela de pequena e média massa — não mais do que 10 solares — que já sobreviveu a quase o seu. Reações nucleares no interior das estrelas produzem lítio, que pode, então, subir à superfície. Não está claro o quanto de lítio é lançada e se espalha por toda a galáxia.

E ainda há explosões estelares, que são chamados de novos. Ao contrário de supernovas, os seus grandes e poderosos análogos, novo não são o resultado direto de mortes de estrelas. Estes mais moderados de explosões que ocorrem na superfície branca do anão, pequeno cadáver de uma estrela do tipo do Sol.

Dois densos brancos anão

Se o branco anão acontece em órbita de outra estrela, a gravidade branco anão pode tirar de hidrogênio e outros materiais a partir do seu parceiro. As camadas de material acumulado na superfície branca do anão. Isso leva a um aumento de temperatura e de pressão, que acabam causando fusão e reações nucleares que produzem o lítio.

A fusão aumenta ainda mais a temperatura, o que leva a um maior número de reações de fusão. Muito em breve camadas de material de explodir, o que na Terra vêem como uma estrela brilhante: сверхновую.

O resultado é uma explosão de material — incluindo as baterias de iões de são liberados no espaço com a velocidade de alguns milhares de quilômetros por segundo. De modo que melhor se aplicam material, que as estrelas AGO, diz Luca Иццо, astrônomo do Instituto de astrofísica da Andaluzia, na Espanha.

Durante muitos anos, os astrônomos tentaram determinar qual destes três processos — os raios cósmicos, as estrelas AUG ou uma nova estrela — pode produzir a maior parte de lítio. "Nós sabemos que todos esses processos, definitivamente, produzem lítio", diz Campos. "A questão é, produzem-se eles da mesma maneira ou algum prevalece? A disputa sobre este tema está em andamento há muito, muito tempo".

Falando sobre os novos, os cientistas pensaram sobre eles como sobre possíveis fábricas de lítio de cerca de 40 anos atrás. Em meados da década de 1990 foram realizados cálculos precisos, que apoiaram essa hipótese, mas, ainda assim, ela permanece puramente teórico, não confirmou as observações. Muitos anos, ninguém poderia ver a produção de lítio através de uma nova estrela. Mas no início de 2015, isso mudou.

Armado com novos avançadas ferramentas e técnicas, dois grupos de astrônomos no Japão e na Europa, finalmente, descobriram li no novo. Esta descoberta não só confirmou que o novo realmente produzem li, mas o que fazem é muito bom — talvez o suficiente para explicar com a sua ajuda, a maior parte galáctico de lítio.

"os Resultados, quando eu os vi, foram absolutamente surpreendentes", diz Sumner Старфилд, um astrofísico da Universidade estadual do Arizona, um dos primeiros que começou a estudar o potencial de produção de lítio em novos no final da década de 1970.

E eis que em 2015 o grupo, sob a liderança de Акито Тадзицу do Nacional, do observatório astronômico do Japão encontrou o berílio na nova estrela. Era um sinal certo de que os novos produzem lítio, como o berílio, divide-se exatamente sobre a bateria de lítio.

Depois de alguns meses Иццо e sua equipe publicaram um estudo no qual diretamente detectou li em outro novo. No início de 2016, o grupo Тадзицу abriu berílio dois astros (um deles chamado de V5668). No mesmo ano, Иццо, juntamente com os cientistas, sob a direção de Paolo Моларо do observatório Astronómico de Trieste, na Itália, confirmou a descoberta de berílio em V5668.

Isto É um total de quatro novas estrelas, com sinais de produção de lítio, um dos quais foi confirmada por duas equipes independentes. "Os especialistas em espectroscopia também obteve resultados semelhantes", diz Jordi José, um astrofísico da universidade Técnica da Catalunha, em Espanha. "Já é algo sobre o que diz sim".

"Eles conseguiram capturar uma nova no processo de trabalho, imediatamente após a explosão e eles foram capazes de medir o material, que foi lançado fora diretamente", diz Campos. "Toneladas de lítio".

Na verdade, diz Иццо, nova estrela, que viu sua equipe, produz tanto de lítio, que as duas similares novos por ano poderiam criar todo o observado na galáxia de lítio. É uma avaliação preliminar, e os astrônomos devem aprender outras novas estrelas, para esclarecer e confirmar a medida.

No entanto, os dados vão para o benefício. "Com essas medidas, nós começamos a sondar a verdade", diz Campos. Os cientistas como Старфилда e José, os teóricos, que dezenas de anos de fome, sem dados,, agora um plano para refazer seus cálculos e modelos e compará-los com as novas observações. "Agora, o jogo começou", diz José.

Em seguida, os cientistas podem confirmar o modelo atual de trabalho novos e determinar exatamente quanto de lítio eles vomitar. Com base em modelos anteriores, os cientistas como José estimam que novos podem cobrir até a metade de lítio, não produzido por uma Grande Explosão. Mas com as novas observações, diz ele, os novos podem gerar até 80% secundária de lítio.

Para ser claro, essas obras não resolverem o problema primária de lítio — o enigma de por que o Universo primordial era tão pouco com esse metal. Mas as novas descobertas estão chegando.

"Porque agora nós compreendemos melhor secundários processos de produção de lítio — como vivos e mortos estrelas-lo fazem — isso nos ajuda a desvendar a história de lítio em nossa galáxia, o quanto ele era nascido e em que momento a pintura do aço adicionados mais recentes fontes de lítio", diz Campos.

Os Cientistas esperam descobrir a história completa deste humilde do metal, semqual não podem as nossas tecnologias. E só de pensar: qual o caminho mais longo, juntamente com o hidrogênio e o oxigênio, passou este peso super galo e tão importante para nós metal.