Gull
Foto: Scanpix

Kosmisk alkymi

I hundrevis av år prøvde kjemikere å lage gull, uten hell. Det viser seg at de mangla hovedingrediensen – to døende stjerner.

24. januar 1848, omtrent klokka halv åtte, går snekker James Wilson Marshall ned til elva. Akkurat som han gjør hver eneste morgen. Han jobber med å sette opp ei oppgangssag, ei sag drevet av et vannhjul. Løpet som skal ta imot vannet på nedsida av hjulet er egentlig for smalt og grunt, men Marshall har løst dette ved å la elva jobbe nattskift. Før arbeidslaget går hjem for dagen leder de vannet gjennom løpet der vannhjulet skal stå, for på den måten å la naturkreftene gjøre gravejobben.

Elva det er snakk om heter South Fork American River, og det lille sagbruket Marshall er i ferd med å bygge ligger i Coloma-dalen, like øst for Sacramento som i dag er Californias delstatshovedstad. Men tidlig i 1848 eksisterer hverken Sacramento eller behovet for å i det hele tatt ha en delstatshovedstad. Færre en 10.000 nybyggere har funnet veien hit foreløpig, de innfødte er minst tjue ganger så mange, og California har enda ikke blitt en stat – området er ikke engang annektert av USA.

Sutters Mill

Oppgangssaga i 1850, fortsatt ikke ferdig.

Foto: R. H. Vance

Marshall stenger av løpet, som elva over natta har gjort enda litt bredere og dypere. Vannet blir rolig, og like under overflata får han øye på noe som reflekterer lyset på en måte som vekker nysgjerrigheten, han har peiling på mineraler. Han plukker opp to små klumper, slår på dem med større steiner, og finner ut at han kan forme dem uten at de brekker. Marshall tar med seg klumpene bort til en kar som står ved bredden og jobber med vannhjulet.

– Hva er det der?
– Gull.
– Det kan det ikke være.
– Det kan ikke være noe annet heller.

Det er gull, gull som skal forandre California radikalt. Men for å forstå hvordan gullet har havna i South American Fork River må vi ta turen via astro- og kjernefysikken.

En kort, lang prosess

For 130 millioner år siden kolliderte to nøytronstjerner i galaksen NGC 4993. 17. august i år ble det først registrert gravitasjonsbølger fra kollisjonen, og like etter så vi et gammaglimt, et utbrudd av stråling med ekstremt høy energi. Det faktum at vi for første gang klarte å observere en kilde til gravitasjonsbølger gjorde at en annen oppdagelse kom litt i skyggen – vi fikk ei god forklaring på hvor de tyngre grunnstoffene, blant annet gull, kommer fra.

Vi må rett og slett ta det fra begynnelsen, helt fra begynnelsen.

Under Big Bang ble det i all hovedsak danna to grunnstoff, hydrogen og helium. De la grunnlaget for de første stjernene, stjerner som gjorde det mulig for de lette atomkjernene i hydrogen og helium å smelte sammen, fusjonere, til tyngre grunnstoffer. Når lette grunnstoff fusjonerer, frigjøres energi – konsekvensen av dette er for eksempel at stjerner lyser. Dette gjelder for de 25 første grunnstoffene i det periodiske system. For grunnstoff som er tyngre enn jern, grunnstoff nummer 26, gjelder andre regler. De frigir energi når de deles opp, fisjonerer.

Her kan det være greit med en kjapp repetisjon på hvordan et atom er oppbygd. Atomkjernen består av protoner, med positiv elektrisk ladning, og nøytroner, som har nøytral ladning. Rundt kjernen surrer elektroner med negativ ladning. Antall protoner bestemmer hvilket grunnstoff atomet tilhører. Hydrogen har ett proton i kjernen, og er grunnstoff nummer én. Jern har 26 protoner i kjernen, og er grunnstoff nummer 26 – du skjønner tegninga. For at et atom skal ha nøytral ladning må det være like mange elektroner rundt kjernen som det er protoner i kjernen. Når det gjelder nøytroner er det ikke like enkelt. Atomkjerner av samme grunnstoff kan inneholde et varierende antall nøytroner, og dermed ha varierende vekt – dette kalles forskjellige isotoper av grunnstoffet.

I kjernen av ei stjerne er det varmt. Høy temperatur betyr egentlig bare at partiklene beveger seg fort, noe som gjør supervarme omgivelser ideelle når tyngre stoffer skal dannes. Hvis jernatomer bombarderes av nøytroner, og det gjør de i en stjernes indre, kan de få så mange nøytroner i kjernen at de blir ustabile og sender ut betastråling. Dermed omdannes overskuddsnøytronene til ett elektron og ett proton, og jernet har blitt til kobolt, grunnstoff nummer 27. Skjer det en gang til blir kobolt til nikkel. Dette kalles treg nøytronkapring, også kjent under det noe mer kryptiske navnet s-prosessen.

Dette fungerer fint for jern og jernets naboer i periodesystemet, men for gull, som har 79 protoner i kjernen, trengs kraftigere kost, nemlig r-prosessen. Nøytronkapringa må være rask, flere nøytroner må kapres av samme atomkjerne før den rekker å sende ut betastråling. For at dette skal skje kreves enda høyere nøytrontetthet enn det vi finner i vanlige stjerner.

En sånn type tetthet finner vi i nøytronstjerner, de er tettere enn det aller meste. Når ei stjerne eksploderer i en supernova blåses store deler av stjernen vekk. Det som blir igjen er enten et sort hull eller ei nøytronstjerne – ei kule med en radius på omtrent 10 kilometer, fullpakka med nøytroner. De svære stjernene som først blir til supernovaer, og så til nøytronstjerner, opererer gjerne i par – såkalte dobbeltstjernesystemer. Disse snurrer rundt hverandre med stadig mindre avstand, før de til slutt kolliderer.

Nøytronstjernekjerna inneholder bare nøytroner, men i gassen rundt svirrer det noen elektroner og protoner som ikke har bukka under for presset og blitt til nøytroner. I startfasen av kollisjonen går de to nøytronstjernene fra å ha hver sin kappe med gass til å dele samme gasskappe. Når gassen avkjøles blir den mindre komprimert, og dermed utkrystalliseres det ekstremt nøytronrike atomkjerner som etter hvert blir til de tyngste grunnstoffene, blant annet gull.

Selve kollisjonen fører til at veldig mange klumper med nøytroner slynges ut i galaksen. Disse nøytronene kan treffe atomene som ble blåst vekk av supernovaen i så høy hastighet at atomkjernene kan fange inn flere nøytroner før de sender ut betastråling. På denne måten dannes de letteste tyngre grunnstoffene, de som er omtrent mellom jern og gull i periodesystemet.

Dette er to eksempler på det som kalles rask nøytronkapring, eller r-prosessen, og den har sørga for at det eksisterer massevis av atomer med 79 protoner i kjernen, altså gull.

Gull > tømmer

Oppgangssaga James W. Marshall jobba med å få på plass blir aldri ferdig. Han forteller mannen han jobber for, John Sutter, om gullfunnet, og de blir i utgangspunktet enige om å holde det hemmelig. Sutter er redd for at det skal bli så mye oppstyr at det vil være umulig å gjennomføre planen om å bygge opp landbruksimperiet New Helvetia der. Men hemmeligheten er for stor, og det er allerede for mange som vet.

James W. Marshall

James Marshall brukte gullklumpene han fant på å handle noen varer et par måneder etter funnet, hvor de ble av er det ingen som vet.

Sutter får rett når det gjelder oppstyr. I mars har nyheten spredt seg til San Francisco, og i april stopper jobbinga med sagbruket – det er vanskelig å folk til å arbeide med tømmer når de kan lete etter gull. I august rapporterer avisene på østkysten om funnet, og i desember prater president James Polk om det i sin tale til kongressen. Ved utgangen av 1848 har California fått anslagsvis 6000 nye innbyggere, de aller fleste med gull som motivasjon.

Marshall slår seg også på gullgraving, men lykkes ikke. Han går mot folkestrømmen, og forlater Coloma-dalen.

Veien fra verdensrommet

Gullet som ble danna i kjølvannet av nøytronstjernekollisjonen for 130 millioner år siden får nok ikke vi tak på. Men sannsynligvis kan vi takke én eller flere lignende kollisjoner for minst 4,5 milliarder år siden for gullet vi faktisk har fått.

Gullatomene som da oppsto ble etter hvert en del av en kosmisk støvsky som la grunnlaget for Jorda. Siden gull er tungt, og det ikke reagerer så lett med andre stoff, sank mesteparten av det inn mot planetens kjerne på den tida Jorda fortsatt var flytende. Men siden den gang vi har fått påfyll utenfra.

Da Jorda var 4-5-600 millioner år gammel gikk den gjennom en hektisk periode – Late heavy bombardement. En mengde asteroider traff Jorda, asteroider som sannsynligvis ble danna av noe av det samme kosmiske støvet som fungerte som byggeklosser for planeten vår. På dette tidspunktet var ikke Jorda lenger flytende, og gullet asteroidene tok med seg ble i jordskorpa.

Gullet som dukka opp i South Fork American River har altså vært med på litt av en reise. Mye tyder på at det først fikk haik med en asteroide, for så å ha blitt med lava ut av en undersjøisk vulkan for noen hundre millioner år siden, da California befant seg på havbunnen.

Takket være kontinentaldrifta pressa Sierra Nevada-fjellene seg smått om senn opp fra havet, gullet ble med på lasset. Der frakta vann det ned fra høyden, og det ble liggende på bunnen eller ved bredden av elva.

Fra gullfunn til gullrush

Da Marshall finner de første gullklumpene i Coloma-dalen bor det færre enn 1000 mennesker i San Francisco. Snaut to år senere har dette tallet steget til 25.000, gullfunnet har blitt til et gullrush.

Laster kart, vennligst vent...

Her fant Marshall gullet som starta gullrushet i California.

I løpet av 1849 kommer det anslagsvis 100.000 mennesker til California, disse blir kalt forty-niners. Omtrent halvparten kommer fra andre deler av USA, halvparten fra resten av verden – særlig mange fra Mellom-Amerika, Kina, Vest-Europa og Australia.

I starten kan gullgraverne rett og slett plukke små klumper fra elva med hendene, eller riste sand og slam i ei panne sånn at det tunge gullet avsettes i bunnen – det er dette som kalles å vaske gull. Disse metodene fungerer ikke når man skal utvinne gull i større skala, etter hvert graves det dype sjakter og lange tunneler. Elva kan ha rent på andre steder tidligere, og ingenting er som å finne ei gullåre i fast fjell.

California har på dette tidspunktet formelt blitt en del av USA, men det er fortsatt ikke en stat. Området er relativt lovløst, og innbyggerne trenger ikke ta hensyn til ting som eiendomsrett, skatter eller avgifter. Førstemann til mølla får gullet.

Alle liker gull

Gull er tungt, mykt og formbart. Har du ett gram gull kan du valse det ut til et ark på én ganger én meter, det leder elektrisitet, holder seg godt over tid, og har en gyllen farge. I tillegg har det en helt spesiell posisjon i verden.

Da de spanske conquistadorene kom til Sør-Amerika på 1500-tallet og møtte inkafolket var det et møte mellom to sivilisasjoner som ikke hadde hatt noe som helst med hverandre å gjøre. De hadde vært skilt av et verdenshav, men begge verdsatte gull svært høyt.

Gull er et edelt og sjeldent metall. Det har blitt brukt som betaling i tusenvis av år, og vi kjenner til gullmynter som er 2600 år gamle. På 1800-tallet ble det innført et internasjonalt pengesystem knytta til gull, gullstandarden. De forskjellige landenes valuta hadde en fast verdi i gull, og sentralbanker verden over hadde store gullreserver som sikkerhet. De fleste land gikk bort fra gullstandarden i løpet av 1900-tallet, og mange sentralbanker har nå kvitta seg helt med gull som reserver.

Totalt har vi funnet snaut 200.000 tonn gull, det vil si en terning med drøyt 21 meter lange sider. De siste tiåra har vi derimot funnet relativt lite, og vi venter heller ikke å komme over veldig store gullfunn i fremtida. Men siden det finnes litt gull overalt kommer vi nok heller ikke til å gå tomme med det aller første.

The Golden State

9. september 1850 blir California USAs 31. stat, The Golden State. I 1853 har anslagsvis 370 tonn gull blitt tatt opp, men nå blir det vanskeligere og vanskeligere å finne nytt. I 1855 er gullrushet over.

Nå bor det 300.000 nybyggere i California, urbefolkninga er i mindretall. For sistnevnte gruppe har gullrushet vært en katastrofe. De har blitt fordrevet, myrda og smitta av sykdommer.

Columbia California Gold 1856

Columbia, ikke langt fra Coloma, i 1856. Så mange som 45.000 mennesker kan ha bodd i byen på dette tidspunktet.

Foto: Ap

Omtrent halvparten av dem som har prøvd seg som gullgravere har tjent penger på det. Noen har blitt styrtrike. Men den gruppa som har kommet best ut av det i det store og hele, er kjøpmenn. I 1850 kommer en tysk skredder til San Francisco for å selge gullgraverne presenninger. Han oppdager at det er mer behov for solide arbeidsklær, og åpner en buksebutikk. Butikken går bra, Levi Strauss blir en rik mann.

Det blir ikke James W. Marshall. I 1857 kommer han tilbake til Coloma-dalen, etter hvert forsøker han på nytt lykken som gullgraver, uten hell. Han dør i august 1885.

I dag bor det omtrent 300 mennesker i Coloma, det kan minne om en spøkelsesby, offentlige bygninger er i ferd med å tas tilbake av naturen. Ved elva står det et lite sagbruk, en replika av oppgangssaga Marshall bygde. På den andre sida av elva står et monument med en statue av James W. Marshall. Bronseversjonen av Marshall peker på plassen han en gang fant gull.

Hør mer om hvordan gull og andre grunnstoff dannes i siste episode av podkasten Kuriøs.

Kilder:

Signe Riemer-Sørensen, postdoc ved Institutt for teoretisk astrofysikk, UiO

Øyvind B. Svendsen, masterstudent i astrofysikk ved UiO

Morten Karlsen, forsker i nukleærmedisin ved St. Olavs Hospital

Agnes Raaness, forsker ved NGU

Ola Honningdal Grytten, professor ved institutt for samfunnsøkonomi, NHH

The California Gold Country, Elliot H. Koeppel

www.legendsofamerica.com

www.snl.no/gull

Gullgraverens ABC - https://www.nb.no/items/URN:NBN:no-nb_digibok_2010041903040