Золото не виникає на поверхні Землі у вигляді готових самородків, які можна просто підняти з ґрунту чи вимити з піску. Більша його частина захована глибоко у надрах, у мантії – розпеченому шарі між земною корою та ядром планети. Довгий час вчені намагалися зрозуміти, яким чином цей метал вибирається з глибин і концентрується у покладах, доступних для видобутку. Нещодавнє дослідження дало переконливу відповідь і виявило ключову хімічну ланку цього процесу.
Механізм починається в зонах субдукції – місцях, де океанічна плита занурюється під континентальну. Разом із породами на десятки кілометрів углиб йдуть вода і хімічні речовини, накопичені у морському дні протягом мільйонів років. На глибині 50–80 кілометрів під дією високих температур і тиску з цих порід вивільняються надгарячі солоні розчини. Вони піднімаються вгору крізь мантію, змінюючи її хімічні властивості і створюючи умови для зародження магми. Саме ці рідини, як з’ясувалося, здатні переносити величезні обсяги золота.
Команда Адама Саймона з Мічиганського університету вперше змоделювала ці процеси і виявила, що вирішальну роль відіграє поєднання золота із сіркою. У надзвичайно окисленому середовищі формується молекула, де атом золота зв’язується з трьома атомами сірки. Такий «золототрисірчаний комплекс» стає ідеальним транспортним засобом: завдяки йому дорогоцінний метал може розчинятися в гарячих флюїдах у концентраціях у тисячі разів вищих, ніж у звичайних породах мантії. Без цього комплексу золото лишається замкненим у мінералах і практично недосяжним.
Вода у цій системі є критично необхідною. Вона виступає своєрідною «вантажівкою», що вивозить золото з надр. Якщо у зоні субдукції достатньо води, правильна температура і тиск, а також відповідна кількість окиснювальних агентів, то умови стають ідеальними для утворення золотих родовищ. Магма, насичена цим металом, підіймається ближче до поверхні, охолоджується і відкладає золото у тріщинах і жилах. За мільйони років формуються поклади, які сьогодні розробляють шахти.
Це відкриття пояснює, чому не всі зони субдукції багаті на золото. Лише ті, де збіглися всі «інгредієнти», стають природними «фабриками» дорогоцінного металу. Від Нової Зеландії та Індонезії до Аляски, Канади і Чилі – практично весь «вогняний пояс» Тихого океану є регіоном, де вулканізм і золотоутворення йдуть поруч.
Практичне значення дослідження очевидне: розуміння точного механізму дозволить геологам більш цілеспрямовано шукати нові родовища, аналізуючи стародавні зони субдукції. Це може суттєво вплинути на перспективи золотодобувної галузі у майбутньому.
Земля, як виявляється, сама запускає процес концентрації золота у правильних умовах, а люди лише знаходять його сліди на поверхні. Те, що починається десятки кілометрів під океанами, зрештою перетворюється на блискучі самородки, які протягом тисячоліть приваблюють людство. Дослідження опубліковане у журналі Proceedings of the National Academy of Sciences і вже вважається одним із найвагоміших пояснень того, як дорогоцінний метал виривається з глибин планети.