超新星爆发|地球上的黄金从何而来?若把地球黄金开采出来,人均可分550万吨


超新星爆发|地球上的黄金从何而来?若把地球黄金开采出来,人均可分550万吨
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超新星爆发|地球上的黄金从何而来?若把地球黄金开采出来,人均可分550万吨
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超新星爆发|地球上的黄金从何而来?若把地球黄金开采出来,人均可分550万吨
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 。
【超新星爆发|地球上的黄金从何而来?若把地球黄金开采出来,人均可分550万吨】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 。