黄金是如何诞生的?

黄金不能通过普通的化学反应来产生,尽管炼金术士们已经尝试了几个世纪。但要制造这种闪闪发光的金属,你必须把79个质子和118个中子结合在一起,形成一个原子核。它诞生于强烈的核聚变反应。但这种强烈的核聚变发生的频率并不高,至少这种核聚变没有发生在附近,不足以制造出我们在地球和太阳系其他地方发现的巨大黄金宝藏。一项新的研究发现,最常见的金的理论来源——中子星之间的碰撞——也不能解释金的丰富度。中子星碰撞通过短暂地将质子和中子碰撞成原子核,然后将这些新束缚的重原子核喷向太空,从而制造出黄金。那么黄金从哪里来?还有一些其他的可能性,包括超新星,它的强度非常高,可以把一颗恒星翻转过来。

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黄金可以被制造出来吗?

现代科学技术已证明,在巨型粒子加速器中,用超高速的质子、中子、氘核、a粒子等“粒子炮弹”去轰击原子,原子可被击破,其后,质子、中子和电子便可以重新组合成新的原子。1941年,人类数千年来的“人造黄金”梦终于变成了现实。美国哈佛大学的班布里奇博士及其助手,利用“慢中子技术”成功地将比金原子序数大1的汞变成了金。1980年,美国劳伦斯伯克利研究所的研究人员、又一次把83号元素铋转变成了金。他们把铋置入高能加速器中,用近乎光速的粒子去轰击铋的原子核,结果4个质子破核而出,剩下了79个质于,铋原子的结构便发生了相应的突变,一跃而成为金原子。目前黄金可以在实验室中被制造出来,但是这样制造出的黄金,若仅仅按照黄金的价值来看,它是得不偿失的,当然我们明白,科学家制造金,是出于科学研究的目的,并不是为了获得金。

科学家对于宇宙中黄金丰富度的困惑

英国天体物理学Chiaki说,普通的超新星无法解释宇宙中的黄金,因为恒星的质量足以在死亡前熔化黄金,而这些恒星在爆炸时会变成黑洞。而且,在普通的超新星中,黄金会被吸入黑洞。

那么那些奇怪的恒星翻转超新星呢?这种类型的恒星爆炸,即所谓的磁旋转超新星,是“一种非常罕见的超新星,旋转速度非常快。

在磁旋转超新星过程中,一颗垂死的恒星自转得如此之快,并被如此强的磁场所破坏,以至于在爆炸时它会把自己翻出来。当它死去时,它向太空喷射出炽热的物质。由于这颗恒星是由内而外的,它的喷流中充满了金原子核。熔合黄金的恒星是罕见的。熔合黄金然后像这样喷向太空的恒星更为罕见。

但是,Chiaki和她的同事们发现,即使中子星加上磁旋转超新星,也不能解释地球蕴藏的大量黄金。她说,过去的研究是正确的,中子星碰撞会释放出大量的黄金。但这些研究并没有解释这些碰撞的罕见性。很难精确估计微小中子星撞击在一起的频率,它们本身就是远古超新星的超密集残留物。但这情况非常不常见,科学家只见过这种情况发生过一次。Chiaki和她的同事发现,即使是粗略的估计,它们的碰撞频率也不足以产生太阳系中所有的黄金。

“这个问题有两个阶段,”她说第一,中子星合并是不够的。第二:即使有了第二个来源,我们仍然无法解释观察到的黄金量。”

Chiaki和她的同事们将他们的研究发表在了9月15日《天体物理杂志》上。他们呈现了大量详实的数据,并将其插入到星系如何演化和产生新化学物质的可靠模型中。

利用这种方法,Chiaki能够解释原子的形成,轻如碳12(6个质子和6个中子),重如铀238(92个质子和146个中子)。基于模型,很多元素都被数学计算了出来。

例如,中子星碰撞在他们的模型中产生了锶。科学家们在太空中直接观测到的一颗恒星碰撞后观测到的锶。磁旋转超新星确实解释了铕在他们的模型中的存在,这是另一个在过去被证明很难解释的原子。但黄金仍是个谜。

破解黄金的身世来源,科学还有很多工作要做

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Chiaki说,科学家们不知道的一些宇宙机制,它们一定制造了黄金。或者,中子星碰撞产生的黄金可能比现有模型显示的要多。不管是哪种情况,天体物理学家们要想解释清楚,这些金光闪闪的黄金从何而来,他们还有很多工作要做,而一旦他们发现了黄金的身世来源,那锁定宇宙中的黄金所在,继而有序开发在未来都有可能实现,届时,黄金将从“贵族”变为“庶民”,黄金也不再那么值钱。