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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(shí)至今日,稀有的黃金仍然是全球公認(rèn)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(hào)元素,因其顏色呈現(xiàn)為明亮的黃色,所以俗稱黃金。由于黃金的化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定,所以通常以單質(zhì)存在于自然界中。從古至今,人類已經(jīng)開采出差不多19萬噸的黃金。
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過去,一些煉金術(shù)士幻想著能點(diǎn)石成金。在他們看來,一些礦物質(zhì)中存在所謂的“賢者之石”,這種物質(zhì)能夠把把鐵、銅等普通金屬轉(zhuǎn)變?yōu)橘F重的黃金。有些煉金術(shù)士甚至想到從尿液中提取黃金,因?yàn)閮烧叩念伾嘟5聦?shí)證明,煉金術(shù)士的幻想落空了,通過化學(xué)方法根本無法制造出黃金。
若想把其他金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榻穑荒芡ㄟ^核反應(yīng)的方式來實(shí)現(xiàn),例如,用高速運(yùn)動(dòng)的中子來轟擊汞原子核,使其失去一個(gè)質(zhì)子,再經(jīng)由放射性衰變就能得到金。當(dāng)然,這種方式制造出黃金的成本極高,不具有可行性。
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事實(shí)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(huì)形成黃金,地球上的黃金其實(shí)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(fā)生毀滅性爆炸。可以說,當(dāng)我們把黃金拿在手上時(shí),其實(shí)就是見證了一場(chǎng)跨越億萬年時(shí)空的宇宙奇跡。
宇宙標(biāo)準(zhǔn)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(hào)元素氫,另一種就是第二號(hào)元素氦,兩者各自占宇宙物質(zhì)的比例分別約為75%和25%,其他元素幾乎可以忽略不計(jì)。
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后來,宇宙中的氫和氦聚集在一起,發(fā)生引力坍縮,從而產(chǎn)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(fā)生聚變反應(yīng),由此形成更重的元素。恒星的質(zhì)量越高,核心發(fā)生的核聚變反應(yīng)越劇烈,就能形成越重的元素。
然而,恒星并不會(huì)產(chǎn)生元素周期表中所有的元素。這是因?yàn)楫?dāng)恒星的核心形成第26號(hào)元素鐵之后,再繼續(xù)核聚變反應(yīng),所產(chǎn)生的能量會(huì)小于消耗的能量,這樣恒星的核聚變就無法維持。
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在大質(zhì)量恒星的演化末期,由于失去了核聚變所產(chǎn)生的強(qiáng)大輻射壓,無法對(duì)抗自身巨大的引力,其核心就會(huì)發(fā)生強(qiáng)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(huì)發(fā)生極其強(qiáng)烈的超新星爆發(fā),短時(shí)間內(nèi)就能釋放出太陽在100億年里所能產(chǎn)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。
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近年來的研究顯示,黃金最主要的來源并非是超新星爆發(fā),而是兩顆中子星之間發(fā)生的劇烈碰撞。2017年,天文學(xué)家第一次探測(cè)了雙中子星碰撞所釋放出的引力波。在此次災(zāi)難性的宇宙碰撞過程中,通過快中子捕獲過程,產(chǎn)生了至少180萬億億噸重的黃金,這相當(dāng)于地球質(zhì)量的3倍。
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總之,超新星爆發(fā)、中子星碰撞創(chuàng)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(jīng)發(fā)生過這些劇烈的星辰爆炸事件,由此產(chǎn)生的黃金被拋射到空間中,其中一部分進(jìn)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(shù)量龐大的小行星。也正因?yàn)槿绱耍厍驈男纬芍蹙蛿y帶著黃金。但由于金的密度非常高,它們大都會(huì)沉入地球深處,僅有極少部分會(huì)隨著地球內(nèi)部活動(dòng)而來到地殼。
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事實(shí)上,地殼中儲(chǔ)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(shí)間。那時(shí),太陽系還相對(duì)比較擁擠,小行星的數(shù)量極多,它們大量撞擊地球,從而為地球帶來了黃金。事實(shí)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。
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經(jīng)過數(shù)十億年的地質(zhì)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(dāng)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(shí)你就成為了宇宙奇跡的見證者。
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