錬金術は伝説から現実へ？天然金の「高貴さ」はいつまで続くのでしょうか？

2024年の初め、エルビンと江西省の相互特産品の交換は、ネットユーザーから「なぜこれを持っていると言わないのか」という驚きの声が上がった。そして、全国規模の「農業調査」キャンペーンを自発的に立ち上げました。徹底的に調査してみると、驚くような発見も多く、農業以外の分野でも、常識を超えた「新しい特産品」が数多く発見されました。

穀物生産で知られる中原の主要省である河南省は、見事な答えを出しました。統計によると、中国の人工ダイヤモンドの年間生産能力は世界全体の50％以上を占め、そのうち90％以上が河南省にあります。 「人工ダイヤモンドの首都」として知られる河南省浙城県は、年間15億カラットのダイヤモンド結晶を生産している。さらに、人工ダイヤモンドの製造技術は、本物と見分けがつかないほど成熟しています。その結果、国際的なダイヤモンド価格も「暴落」した。 「ダイヤモンドは永遠」という言葉は、すでに過去のものとなっている。この変化は人々に疑問を抱かせます。ダイヤモンドは人工的に生産できるのだから、結婚市場、さらには金融市場全体で長い間重要な位置を占め、単価が新たな高値に達し続けている「ハードカレンシー」である金の価格を、人工的な大量生産によって「引き下げる」ことは可能なのでしょうか？

砂金

宇宙からの贈り物でしょうか、それとも地球からの贈り物でしょうか?

昔、人類は「人工の金」を作ろうと何度も試みてきました。 『史記』に記された辰砂から金を精錬する話であれ、中世の錬金術師による「石を金に変える」秘密の方法であれ、現代ではどちらも「虚偽の宣伝」とみなされている。人工ダイヤモンドの宿題を真似ることにすれば、金の形成過程を人工的に復元することで、人工金を現実のものにすることが可能になります。したがって、人工的に金を作りたい場合、最初に答えなければならない質問は、「金はどのようにして形成されるのか？」です。

地球上の金はどこから来るのでしょうか?元々の金は「星の最後の輝き」であり、宇宙の恒星核の融合から生まれました。星が死ぬと、超新星爆発や中性子星の合体などの激しい天文現象が発生し、金などの重元素を含む膨大な量のエネルギーと物質が放出されます。これらの重元素は塵やガスとともに宇宙を漂い、その一部は最終的に地球にやって来ました。

地球の形成当初、小惑星の頻繁な衝突によって発生した熱エネルギーによって地球は溶けました。金は密度が高いため、この過程で徐々に地球の内部に沈んでいき、地表に残ったのはごくわずかな量だけになりました。その後、地球が進化した46億年の間に、地球のプレートの動きによって地下のマグマを通じて金が地表に運ばれ、冷却されて金を含む鉱化帯が形成されました。

「再び日の目を見る」この金の部分は、その形成理由に応じて鉱脈金と砂金に分けられます。

いわゆる鉱脈金は、主に中温および低温の熱水起源の岩脈中に形成された金を含む石英鉱脈鉱床です。鉱石に天然の金が含まれている場合、金は粒状または微細な粒子の形で岩石の中に隠れています。天然の金に加えて、この種の鉱床には、黄鉄鉱、黄銅鉱、硫ヒ鉄鉱など、他の多くの鉱物も含まれていることがよくあります。一方、砂金は、金が化学的風化に対して強い耐性を持つために形成されます。外部温度の変化や水による浸食などの物理的な風化の影響により、岩石は破壊されます。もともと岩石に存在していた微細な金の粒子は、土層に保持されるか、水によって洗い流されて川底の低地や海の浅瀬に沈殿し、砂金を形成します。

しかし、形は違っても、金の誕生は核融合と核分裂と密接に関係しています。では、現在の技術的条件では、核融合プロセスを通じて金を生成し、人工金の目標を達成することは可能でしょうか?

答えはイエスです。

金鉱を掘り当てるか、それとも海で金を釣るか？

1941年、ハーバード大学のベインブリッジ博士が研究チームを率いて、「低速中性子技術」を初めて利用し、金より原子番号が1つ大きい水銀（元素番号80）を金（元素番号79）に変換することに成功しました。偶然にも、約40年後の1980年に、ローレンス・バークレー国立研究所の研究者が同じ方法を使ってビスマス（元素番号83）を金（元素番号79）に変換しました。金を作るために使われる武器は高エネルギー粒子加速器です。

大型ハドロン衝突型加速器（概念図）

世の中のすべてのものは原子から成り、原子は原子核と原子核外電子から構成されています。原子核内の陽子の数によって、原子がどの元素であるかが決まります。この原理によれば、金元素には 79 個の陽子が含まれています。人工の金をうまく作るには、79 個の陽子を持つ原子核を作り出す方法を見つけるだけでよいのです。上記の2つの実験では、アメリカの科学者が原子衝突型加速器の原理と、金の原子と同数の元素を使用し、核衝突という方法で人工の金を生成しました。

1997年、日本の科学者松本隆明は再び核種変換技術によって人工の金を作り出した。彼は高エネルギーガンマ線を使って1.34トンの水銀を70日間照射し、水銀から陽子を失って新しい原子に変え、最終的に実験の最後に744グラムの金を得た。

この観点から見ると、人工の金を作るのは難しくないように思えます。しかし、金の価格が高騰していることは、これらの方法が「広く採用」されていないことを明確に証明している。では、人工金が普及しない理由は何でしょうか?

それは膨大な時間と経済的コストであり、入力と出力の比率が極めて低いです。

まず、高エネルギー粒子加速器を使用するコストが高すぎます。研究者たちは、1gの金を生産するのにかかる時間は、核融合によって金を形成するのにかかる時間よりも長いことを発見しました。第二に、原子衝突型加速器に切り替えた後、ランダム性が大幅に増加し、実験で得られた金元素の割合は40％未満になりました。しかし、松本孝明の核変異技術は核反応を伴うため、エネルギー損失が莫大で驚異的である。松本隆明氏によれば、実験には総額1億5000万円（約1000万元）がかかったが、最終的に得られた金はわずか744グラム（約28万元）だったという。このような手間のかかる製造方法の実験コストはアイテムの実際の価値をはるかに上回り、実験条件も極めて厳しいため、大量生産の可能性はありません。

人工ルートが遮断されているので、「オープンソース」という選択肢はあるのでしょうか？地表だけでなく、海中にも大量の金が存在します。海洋の金の総埋蔵量は約100億トンと推定されています。これまで人類が地雷から採掘した金はわずか17万トンに過ぎず、これは海洋の金の埋蔵量に比べればほんのわずかな量に過ぎません。しかし、「海の黄金」を運ぶのは簡単なことではありません。

水中の金の濃度は一般に0.001～0.5 mg/トン、平均0.0112 mg/トンと極めて低いため、抽出は極めて困難です。さらに、海水中の金は主に可溶性の非イオン性の状態にあり、イオン性または遊離状態の金は海水中の総金の約 20% を占めるだけです。吸着法、イオン交換法、沈殿法などによって海水から金を抽出する試みがなされてきました。例えば、第一次世界大戦後、ドイツの科学者が約 4,000 個の水サンプルを採取して試験と抽出実験を行い、最終的に海水から金を抽出することは商業的に実現不可能であり、金の抽出コストは金そのものよりもはるかに高価であることを証明しました。 1890年代と20世紀初頭には、それぞれアメリカとイギリスの人々が海水から金の抽出に成功したと主張したが、後にそれは嘘であることが判明した。

全体的に、技術的およびコスト的な制限により、人工金の夢はまだ現実的には実現可能ではありません。天然金採掘の効率をさらに向上させることに加え、既存の金製品や金を含むアクセサリーから再生金をリサイクルすることが、現段階では依然として主流の方法です。使用済み携帯電話1トンから約200グラムの金が抽出できるとされている。多くの人が「次の金鉱は携帯電話の中に隠されている」と鮮やかに表現しています。しかし、人類が「太古の昔から」夢見てきた人工金は、さらなる技術の進歩と宇宙開発に依拠している。