Hơn 130 năm sau khi phát hiện, các nhà khoa học mới có được cái nhìn công nghệ cao đầu tiên về cấu trúc tinh thể bất ngờ bên trong "Sừng của Ram".
Vậy bí ẩn về nguyên mẫu vàng tự nhiên tựa như "bonsai" này có được giải mã? National Geographic sẽ lật mở vấn đề.
Vào năm 1887, khi sản lượng vàng bang Colorado miền Tây nước Mỹ đạt đến đỉnh điểm, mỏ Ground Hog gần thị trấn Gilman đã mang lại một kho báu bất ngờ: Một khối vàng dây chẻ ra làm 3 nhánh uốn cong ở đầu. Chỉ cao 12cm, nặng khoảng 0,22kg, đây là khối vàng hiếm có nhất từng được tìm thấy trên Trái Đất.
"Sừng của Ram" là khối vàng hiếm có nhất từng được tìm thấy trên Trái Đất. Ảnh: National Geographic.
Chuyên gia khoáng vật học John Rakovan, thuộc Đại học Miami ở bang Ohio, Mỹ cho biết: Nhánh vàng dây này là "kho báu" vô cùng độc đáo. Tuy nhiên sự hiếm có của nó chứa mặt trái của khoa học: Không ai muốn làm hỏng tuyệt tác của tự nhiên này, hay thực hiện các thí nghiệm có thể phá hủy cấu trúc lung linh vốn có của nó (bằng cách cắt đi một vài mẫu của nhánh vàng dây này để làm xét nghiệm, tìm ra cách nó hình thành).
Do đó, trong nhiều thập kỷ, chính xác là hơn 1 thế kỷ qua đi, "Sừng của Ram" (tên các nhà khoa học đặt cho nhánh vàng dây) vẫn là bí ẩn tuyệt đẹp.
"Sừng của Ram" xuất hiện trong bài viết năm 1893 của ấn phẩm Denver The Great Divide. Nguồn: Đại học Harvard
Trong hình dung của nhiều người, khai thác vàng tự nhiên là việc các công nhân miệt mài đãi được những cục vàng tròn to nhỏ khác nhau ở một khu vực suối có chứa vàng. Tuy nhiên, bằng một cách nào đó, vàng cũng được tự nhiên tôi luyện thành những miếng vàng dây tuyệt đẹp, tựa như "bonsai vàng" tuyệt thế của lòng đất.
Giới địa chất học cho biết, vàng tự nhiên cũng có thể được đúc thành các tuyệt tác đẹp và hiếm có tại các vùng giàu khoáng chất, chúng được làm nóng tự nhiên từ trong lòng đất rồi chảy ra các kẽ đá thành các dải vàng mà khoa học gọi là vàng dây.
"Sừng của Ram" được cất giữ tại Bảo tàng Địa chất và Khoáng vật học của Harvard (Mỹ) từ năm 1900. Vào thời điểm được phát hiện (năm 1887), chiếc sừng vàng này được định giá 160 USD tính theo trọng lượng (bằng khoảng 4.500 USD hiện nay).
Vào tháng 2/2018, tại triển lãm Đá quý và Khoáng sản hàng năm của Tucson (bang Arizona, Mỹ), Raquel Alonso-Perez , người phụ trách bảo tàng Harvard, đã tìm đến chuyên gia khoáng vật học John Rakovan để bày tỏ về mối quan tâm của ông đến việc nghiên cứu "Sừng của Ram".
Ít lâu sau, họ đã liên lạc với các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos(1) với hy vọng giải mã cấu trúc tinh thể của sừng vàng bằng các kỹ thuật không gây hại đến vẻ đẹp nguyên sơ của nó.
Giải mã bí ẩn sau hơn 1 thế kỷ của "Sừng của Ram"?
Tại Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos, các nhà nghiên cứu đã sử dụng máy gia tốc hạt dài 800m để "bắn phá" miếng sừng vàng bằng neutron. Neutron là một trong những hạt hạ nguyên tử, có thể xuyên qua bề mặt của vàng.
Khi các hạt hạ nguyên tử neutron tấn công các cấu trúc tinh thể của vàng, chúng lướt đi theo nhiều hướng khác nhau. Đối với một mẫu làm từ một tinh thể đơn lẻ, neutron phân tán có xu hướng chỉ đi theo một vài con đường. Còn với mẫu càng có nhiều tinh thể, thì neutron phân tán ra nhiều hướng hơn.
Sau quá trình bắn phá, các nhà nghiên cứu nhận thấy các neutron được hấp thụ, điều này đưa đến một phát hiện đáng ngạc nhiên khác: "Sừng của Ram" thực sự là một hợp kim của vàng và bạc, trong đó bạc chiếm tới 30%.
Quá ngạc nhiên với khám phá này, các nhà khoa học tại LANL đã sử dụng công nghệ chiếu tia X (mạnh hơn 100 lần so với công nghệ tia X trong y tế) để kiểm chứng lại mật độ, thành phần của vàng dây này. Kết quả, đúng như phương pháp bắn neutron.
Ảnh cắt từ video của National Geographic.
Sven Vogel, nhà vật lý học tại Trung tâm khoa học neutron của Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos cho biết, đó có lẽ là món đồ quý giá nhất mà tôi từng cầm trên tay.
Kết quả khoa học trước mắt vẫn đang còn nhiều tranh luận giữa các nhà nghiên cứu. Do đó, họ đang tiếp tục thu thập manh mối từ công trình nghiên cứu mới công bố trên Tạp chí Geology, khi các nhà khoa học đào sâu tìm hiểu đằng sau sự hình thành bạc dây.
Chuyên gia khoáng vật học John Rakovan đã cùng nhóm của mình tạo bạc dây tổng hợp từ bạc sunfua để khám phá bí mật hình thành bạc dây của chúng. Chỉ trong nửa giờ, các nhà nghiên cứu có thể phát triển dây dài tới 7,62mm.
Khả năng tổng hợp bạc dây này được ghi nhận sớm nhất là vào những năm 1500, khi các công ty khai thác quặng bạc báo cáo khi họ nhìn thấy những "sợi lông" kim loại lấp lánh mọc lên khi đang làm việc.
Chuyên gia khoáng vật học John Rakovan thuộc Đại học Miami ở bang Ohio, Mỹ. Ảnh: Đại học Miami.
Một phương pháp tương tự đã được khai thác trong công trình mới này, bằng cách tạo ra một dải nhiệt độ trên một tảng đá bạc sunfua.
John Rakovan giải thích, sự hình thành của dây xuất phát từ một tính chất đặc biệt của bạc sunfua được gọi là sự dẫn điện siêu âm, có nghĩa là các ion bạc được hỗ trợ bởi nhiệt độ hoặc gradient điện hóa, xuyên qua đá rắn với tốc độ đáng kinh ngạc.
Những nguyên tử bạc tốc độ cao này thu thập trên bề mặt của tảng đá, cuối cùng đẩy đầu dây lên và đi, tiếp tục kéo dài khi có nhiều bạc hơn. "Bạn có thể thấy nó phát triển ngay trước mắt mình" - John Rakovan nói.
Có lẽ tốc độ là lý do giải thích tại sao dây bạc có rất nhiều tinh thể lồng vào nhau, các nhà nghiên cứu nhận định. Vàng ít phản ứng hơn và không tự nhiên hình thành sunfua, nên nó có thể phát triển chậm hơn nhiều và do đó hình thành các tinh thể lớn hơn và ít hơn.
Sau 132 năm kể từ ngày đươc tìm ra, "Sừng của Ram" vẫn còn chứa nhiều bí ẩn đối với các nhà khoa học trong việc tìm hiểu cách nó hình thành hình dáng tuyệt đẹp như thế trong tự nhiên.
Như đã nói, "Sừng của Ram" đẹp tựa như "bonsai vàng" được tự nhiên chăm sóc và tôi luyện. Tự nhiên, vì thế luôn ẩn chứng những bí mật mà con người luôn khát khao giải mã.
Chú thích:
(1) Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos Mỹ - LANL: là một trong các viện nghiên cứu đa ngành lớn nhất thế giới của Mỹ. Viện có khoảng hơn 15.000 người làm việc, gồm các nhà khoa học, nhà nghiên cứu, nhà vật lý, kỹ sư...
Trong Thế chiến II, LANL là nơi thực hiện Dự án Manhattan (dự án bí mật nghiên cứu sản xuất vũ khí nguyên tử).
Bài viết sử dụng nguồn: National Geographic
* Đọc bài cùng tác giả Trang Ly tại đây.