“金子”竟是外星產(chǎn)物！科學家能“生”金嗎？

大家都知道很多物質(zhì)都能人工合成，就比如說鉆石，科學家就能通過高科技設(shè)備，給予高溫高壓的環(huán)境，利用碳元素合成。那么黃金是從何而來，為什么不能通過高科技設(shè)備合成呢？黃金之所以貴是因為地球沒有辦法自己產(chǎn)生黃金，也就是說地球從誕生起有多少黃金，到今天就還是多少黃金，開采一些，“庫存”就少一些，可不就貴嗎？至于金子從哪來？這就是一個很長的話題了……

原來“金子”才是外星產(chǎn)物

天體物理學家研究發(fā)現(xiàn)，黃金來源于罕見的恒星災(zāi)變。在46億年前的地球形成之初，包括黃金在內(nèi)的重金屬都沉到地球中心，地球表面幾乎很少有黃金之類的金屬。然而在40億年前，新形成的地球遭到了重創(chuàng)，經(jīng)歷了一段被稱為后期重轟炸的時期，一股小天體風暴撞擊了它，把黃金和其他新金屬帶到了地球上。

值得強調(diào)的一點是，其實地球上構(gòu)成所有物質(zhì)的元素全都來自太空。我們在地球上逐漸發(fā)現(xiàn)它們，并從1869年開始，將它們從輕到重陸續(xù)排進著名的門捷列夫元素周期表；從只有一顆質(zhì)子的氫元素到擁有94顆質(zhì)子的钚元素，但那時我們還不知道它們的出處……

最輕的兩個元素———氫和氦都自發(fā)生成于宇宙誕生伊始，它們是構(gòu)成所有早期恒星的原料。在恒星隨后的演化過程中，隨著核聚變反應(yīng)，質(zhì)子數(shù)更高的重元素得以生成。很快就有了組成我們機體的碳、氮、氧、鈣……恒星向周圍的太空播撒這些元素，令它們在星云中的含量不斷增多。最后星云坍縮，太陽、地球、其他行星和小天體就形成了。

總之，地球擁有的所有黃金，源自太陽誕生之前在宇宙發(fā)生的超級災(zāi)變。

漫漫“尋金”之旅

金子竟然是從宇宙中來的！宇宙究竟發(fā)生了什么，才產(chǎn)生了金子？

長久以來，其實科學家們也想知道宇宙中的金、鉑、鈾等重元素到底從何而來。為此付出了大量的時間和精力尋找答案，對于未知的探索就是不斷猜想驗證又不斷推翻重來的過程，科學家的“尋金”之路也同樣曲折不斷。

科學家們一度認為，恒星壽命末期的超新星爆炸，足夠提供重原子產(chǎn)生所需的能量。然而，是否還有其他的來源并不完全確定。這個疑問直到2018年才取得了進展。

中子星是巨大恒星的核心崩塌后的產(chǎn)物。科研人員發(fā)現(xiàn)當兩顆中子星因為引力圍繞彼此旋轉(zhuǎn)時，就會向宇宙釋放出洶涌的引力波。這兩個中子星會因為引力波而失去軌道能量，逐漸靠近、碰撞，發(fā)生爆炸。科研人員便據(jù)此建立了中子星并合模型，模型表明會產(chǎn)生一種被稱為千新星的爆炸現(xiàn)象，這個過程也會產(chǎn)生足夠的能量，足以形成大量新生的重元素：金、銀、鈾、鉑，以及其他重金屬。值得一提的是，這個“大量”，足以以地球的質(zhì)量為單位。

終于在2017年8月17日，由美國的引力波激光干涉天文臺首先探測到了預(yù)想的引力波信號，之后還通過光學紅外望遠鏡探測到包括黃金和白金在內(nèi)的重金屬成分，重金屬來源于中子星碰撞這一長久以來的理論終于得到了初步驗證。而且這一次觀測中發(fā)現(xiàn)包含了大約10個地球質(zhì)量的黃金和白金。

經(jīng)過這次驗證，科學家們確認中子星碰撞也可以產(chǎn)生金、銀、鈾、鉑等重金屬，但是哪一個產(chǎn)生機制主導(dǎo)，科學家們并無定論。

2020年發(fā)表在《天文物理期刊》的一項來自澳大利亞的星系演化分析發(fā)現(xiàn)，中子星碰撞不會產(chǎn)生以前假設(shè)的重元素的數(shù)量，即使是對中子星碰撞的頻率進行最樂觀的估計也無法實現(xiàn)。這就意味著，中子星碰撞產(chǎn)生的金元素的宇宙含量，可能只占目前觀測到的很小的一部分，中子星的作用可能被大大高估了。

盡管如今黃金的來源依舊無法蓋棺定論，但相信在不久的將來謎底就會解開。

科學家的“生”金嘗試

原來科學家們在尋找金子的來源這條路上進行過這么多的猜想與探索，這般不屈不撓的探索精神真是令人敬佩！還有一個小小的疑問：人類會通過核反應(yīng)堆或粒子加速器制造原子，那科學家們有沒有試過人工制造黃金呢？

當然嘗試過，但目前只能通過粒子加速器等裝置實現(xiàn)原子的碰撞，從而產(chǎn)生金原子。但就如同從噴射到地球上的金原子，到被人類開采使用需要數(shù)百萬年的原子衰變和聚集一樣，科學家想要人工“生”金，也需要經(jīng)歷同樣的化學及物理變化才行，這個過程所需要的漫長時間，就不是人力所能及的了。

地球上的黃金并非無窮無盡，生活在地球上的我們也等不到宇宙第二次的饋贈，它“貴”在資源不可再生，也貴在科學家求知若渴的不懈堅持。“不斷積累，飛躍必來，突破隨之。”宇宙之闊浩瀚無邊，如今所有的發(fā)現(xiàn)都只是起點，人類對宇宙的探索將永不止步。

來源：中國科學技術(shù)館官方賬號