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都说黄金很稀有,那么地球上究竟有多少黄金呢?地球的质量约为60万亿亿吨,而根据科学家的估计,地球上的金元素总量约为4亿亿吨,占到地球总质量的15万分之1。按照目前全球72亿人口来计算,平均每个人还能分配到550万吨黄金,如果真的实现了这个人均拥有量,那么黄金也就变成白菜价了,但我们先不探究黄金的开采问题,先来聊聊黄金是从哪里来的。

在历史上有过很多的荒诞解释,比如说亚里士多德认为黄金是一种硬化的水,只有当太阳射线穿透地表深处才会发生转变,埃塞克牛顿还写过用圣石制备黄金的配方,更久以前,南美洲古老帝国的人们还认为黄金是来源于太阳神的眼泪和汗水。进入现代,天文学家们提出的理论看起来还靠些,他们认为大约在40亿年前,含有少量贵金属的陨石撞击地球,才将黄金带到地球上,但最本质的黄金来源依旧是个未解之谜。

现在越来越多的人倾向于认为,是超新星爆发产生了黄金和元素周期表后几行中的重元素,但超新星爆发的表现形式有很多种,有人认为是中子星之间的碰撞锻造了宇宙的重金属,也有一些人认为只有一些特殊的超新星可以做到。金是一种化学元素,在元素周期表上的化学符号是Au,也是所谓的重金属。

1957年物理学家玛格丽特杰弗瑞伯比奇、威廉福勒以及弗雷德霍伊尔,提出了一套可以解释恒星是如何通过诞生和灭亡产生元素的理论,也可以说明构成我们身体的元素,曾经就是起源于星辰的活动,其中也包括了金元素。根据宇宙大爆炸理论,宇宙中所有的氢元素都是从宇宙大爆炸中产生的,大爆炸同样制造了氦和少量的锂元素,这些可以说是恒星制作其他元素的原材料。

你可以把恒星想象成一个巨大的高压锅,氢元素在里面不断生成,创造这些元素的反应,也提供了能量,使恒星能在数十亿年的时间里发光、发热,随着恒星年龄增长,恒星内部的温度不断升高,更重的元素产生了,有一部分碳元素是由垂死的小质量恒星生成的,而另一部分则来自超新星。

铁元素则是出现在大质量恒星中,铁是最稳定的元素,原子核比铁大的元素电荷量非常大,很难聚集起来,以至于合成的过程中能量的输入大于能量的输出,所以恒星基本走到合成铁元素这一步,就很难通过聚变继续合成更重的原子核了。铁在恒星的中心开始增多,直到占据整个中心,失去中心能源支撑的恒星就会迅速走向垮塌,星体在自身引力的拉扯下坠入中心,最后报复式的反弹、膨胀,形成耀眼的爆发,超新星爆发。

那么比铁更重的元素要怎么才能出现呢?在这种情况下,大量质子和电子结合变成中子,创造了一个富含中子的环境,用电中性的中子去轰击铁原子核,新加入的中子会使原子核不稳定,在这种情况下,中子会衰变成质子,而质子的净增加就导致了新的、更重的元素出现,例如金和铀。

一次超新星爆发所产生的辐射和能量可以达到数十亿光年远,所以在超新星爆发照亮银河系相当长一段时间后,所产生的那些元素会进入星际尘埃中,经过太阳系时由于地磁场的作用落入地球,比如说会沉入海底。2016年的《自然》杂志上就有论文指出,在深海壳层中发现具有放射性的Fe-60元素,这被认为是距今1000万年前多个超新星爆发的痕迹,但又有研究者怀疑,超新星爆发也许远不足以生成银河系中所有黄金。

1974年麻省理工大学科学家发现一对绕转非常快的中子星,而它们在绕转过程中还产生了引力波,两者的距离变得越来越近,终有一天,两颗中子星会合并到一起,而这个合并的过程中,双中子星会将部分物质抛射出来,形成一个富含中子、可以炼制重元素的环境,这可能就是宇宙重元素的真实来源。而最终抛射出来的物质会在短时间衰变,发出短伽马射线炮和强电磁辐射,并产生比超新星爆发近万倍的金元素当量。

换句话说,超新星爆发可以产生月球大小的黄金,而中子星的融合却可以产生木星大小的黄金,2017年8月一次双中子星合并产生的引力波被LIGO探测到,消息一出,一些研究者的计算结果表明,中子星的合并也许真的可以产生宇宙中大多数黄金,但中子星碰撞融合出现的几率非常小,也许1亿年才有1次,所以你可以理解黄金这么稀有的原因了吗?

但即使稀有,我们开头就提到地球上还是有储藏4亿亿吨黄金的,但这4亿亿吨的数字却只能看,事实上因为黄金的密度比较大,约为19.32克每立方厘米,在地球形成之初就慢慢地沉降到地下,甚至藏身在距离地表6370公里的地核之中了。而目前人类最大的钻探深度也只达到了12公里,所以以人类目前的能力根本没有开采的可能性,也许未来我们进入太空,倒是可以在别的星球上开始新的淘金热。

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