自古以來,幾乎在全世界的文明中,黃金都被視為非常貴重的金屬。時至今日,稀有的黃金仍然是全球公認的硬通貨。那么,黃金究竟是怎么來的呢?人類能否制造出黃金呢?
金是元素周期表中的第79號元素,因其顏色呈現為明亮的黃色,所以俗稱黃金。由于黃金的化學性質十分穩定,所以通常以單質存在于自然界中。從古至今,人類已經開采出差不多19萬噸的黃金。
過去,一些煉金術士幻想著能點石成金。在他們看來,一些礦物質中存在所謂的“賢者之石”,這種物質能夠把把鐵、銅等普通金屬轉變為貴重的黃金。有些煉金術士甚至想到從尿液中提取黃金,因為兩者的顏色相近。但事實證明,煉金術士的幻想落空了,通過化學方法根本無法制造出黃金。
若想把其他金屬轉變為金,只能通過核反應的方式來實現,例如,用高速運動的中子來轟擊汞原子核,使其失去一個質子,再經由放射性衰變就能得到金。當然,這種方式制造出黃金的成本極高,不具有可行性。
事實上,人類所使用的黃金都是從地球上開采出來的,但地球本身并不會形成黃金,地球上的黃金其實來自于地球形成之前,來自于幾十億年前宇宙深處的星辰發生毀滅性爆炸。可以說,當我們把黃金拿在手上時,其實就是見證了一場跨越億萬年時空的宇宙奇跡。
宇宙標準模型告訴我們,在138億年前,宇宙大爆炸后的最初三分鐘,宇宙形成了兩種最主要元素,一種就是第1號元素氫,另一種就是第二號元素氦,兩者各自占宇宙物質的比例分別約為75%和25%,其他元素幾乎可以忽略不計。
后來,宇宙中的氫和氦聚集在一起,發生引力坍縮,從而產生了恒星。在恒星的核心深處,極高的溫度和壓力,迫使氫原子核發生聚變反應,由此形成更重的元素。恒星的質量越高,核心發生的核聚變反應越劇烈,就能形成越重的元素。
然而,恒星并不會產生元素周期表中所有的元素。這是因為當恒星的核心形成第26號元素鐵之后,再繼續核聚變反應,所產生的能量會小于消耗的能量,這樣恒星的核聚變就無法維持。
在大質量恒星的演化末期,由于失去了核聚變所產生的強大輻射壓,無法對抗自身巨大的引力,其核心就會發生強烈的引力坍縮,形成致密的中子星,乃至黑洞。而恒星的外層則會發生極其強烈的超新星爆發,短時間內就能釋放出太陽在100億年里所能產生的能量總和。在此過程中,通過快中子捕獲過程,可以形成金、鉑等更重的元素。
近年來的研究顯示,黃金最主要的來源并非是超新星爆發,而是兩顆中子星之間發生的劇烈碰撞。2017年,天文學家第一次探測了雙中子星碰撞所釋放出的引力波。在此次災難性的宇宙碰撞過程中,通過快中子捕獲過程,產生了至少180萬億億噸重的黃金,這相當于地球質量的3倍。
總之,超新星爆發、中子星碰撞創造出了黃金。在太陽系誕生之前,也就是46億年之前,銀河系中曾經發生過這些劇烈的星辰爆炸事件,由此產生的黃金被拋射到空間中,其中一部分進入到了原始太陽星云中。
在引力的作用下,原始太陽星云坍縮形成了太陽、行星以及數量龐大的小行星。也正因為如此,地球從形成之初就攜帶著黃金。但由于金的密度非常高,它們大都會沉入地球深處,僅有極少部分會隨著地球內部活動而來到地殼。
事實上,地殼中儲藏的黃金更多的是來自于晚期重轟炸期,距今已有40億年的時間。那時,太陽系還相對比較擁擠,小行星的數量極多,它們大量撞擊地球,從而為地球帶來了黃金。事實上,在如今的太陽系中,仍然還有一些富含黃金的小行星,比如靈神星。
經過數十億年的地質作用,一些黃金富集形成金礦脈,人類得以從中開采出黃金。當你下次拿起一塊黃金,你要知道,它來自至少幾十億年前的星辰毀滅,其實你就成為了宇宙奇跡的見證者。
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