服务粉丝

我们一直在努力
当前位置:首页 > 情感 > 故事 >

金作为贵金属,“贵”在哪里?

日期: 来源:中国科学技术馆收集编辑:中国科学技术馆

大家都知道很多物质都能人工合成,比如钻石,科学家就能通过高科技设备,给予高温高压的环境,利用碳元素合成。那么黄金是从何而来,为什么不能通过高科技设备合成呢?就让我们一起跟着胖科,去科学家那里寻找答案吧!

胖科:科学家科学家,请问金子从哪来的?为什么这么贵啊?

科学家:贵是因为地球没有办法自己产生黄金,也就是说地球从诞生起有多少黄金,到今天就还是多少黄金,开采一些,“库存”就少一些,可不就贵吗?至于金子从哪来?这就是一个很长的话题了,你有耐心听下去吗?

胖科:当然!

●原来“金子”才是外星产物

科学家:天体物理学家研究发现,黄金来源于罕见的恒星灾变。在46亿年前的地球形成之初,包括黄金在内的重金属都沉到地球中心,地球表面几乎很少有黄金之类的金属。然而在40亿年前,新形成的地球遭到了重创,经历了一段被称之为后期重轰炸的时期,一股小天体风暴撞击了它,把黄金和其他新金属带到了地球上。

首先值得强调的一点是,其实地球上构成所有物质的元素全都来自太空。我们在地球上逐渐发现它们,并从1869年开始,从轻到重,将它们陆续排进著名的门捷列夫元素周期表;从只有一颗质子的氢元素到拥有94颗质子的钚元素,但那时我们还不知道它们的出处……

最轻的两个元素——氢和氦——都自发生成于宇宙诞生伊始,它们是构成所有早期恒星的原料。在恒星随后的演化过程中,随着核聚变反应,质子数更高的重元素得以生成。很快就有了组成我们机体的碳氮氧钙……恒星向周围的太空播撒这些元素,令它们在星云中的含量不断增多。最后星云坍缩,太阳和地球以及其它行星和小天体就形成了。

总之,地球拥有的所有黄金,源自太阳诞生之前在宇宙发生的超级灾变。

●漫漫“寻金”之旅

胖科:金子竟然是从宇宙中来的!宇宙究竟发生了什么,才产生了金子?

科学家:长久以来,其实科学家们也想知道宇宙中的金、铂、铀等重元素到底从何而来。为此付出了大量的时间精力寻找答案,对于未知的探索嘛,就是不断猜想验证又不断推翻重来的过程,科学家的“寻金”之路也同样曲折不断。

科学家们一度认为,恒星寿命末期的超新星爆炸,足够提供重原子产生所需的能量。

然而,是否还有其它的来源并不完全确定。

这个疑问直到2018年才取得了进展。

中子星是巨大恒星的核心崩塌后的产物。科研人员发现当两颗中子星因为引力围绕彼此旋转的时候,就会向宇宙释放出汹涌的引力波。这两个中子星会因为引力波而失去轨道能量,逐渐靠近、碰撞,发生爆炸。科研人员便据此建立了中子星并合模型,模型表明会产生一种被称为千新星的爆炸现象,这个过程也会产生足够的能量,足以形成大量新生的重元素:金、银、铀、铂,以及其他重金属。值得一提的是,这个“大量”,足以以地球的质量为单位。

终于在2017年8月17号,由美国的引力波激光干涉天文台首先探测到了预想的引力波信号,之后还通过光学红外望远镜探测到包括金和白金在内的重金属成分,重金属来源于中子星碰撞这一长久以来的理论终于得到了初步验证。而且这一次观测中发现包含了大约10个地球质量的黄金和白金。

胖科:哇!原来科学家们是这样确定了金原子的另外一种来源。

科学家:经过这次验证,科学家们的确认中子星碰撞也可以产生为,金、银、铀、铂等重金属,但是哪一个产生机制主导,科学家们并无定论。

2020年发表在《天文物理期刊》的一项来自澳大利亚的星系演化分析发现,中子星碰撞不会产生以前假设的重元素的数量,即使是对中子星碰撞的频率进行最乐观的估计也无法实现。这就意味着,中子星碰撞产生的金元素的宇宙含量,可能只占目前观测到的很小的一部分,中子星的作用可能被大大高估了。

尽管如今黄金的来源依旧无法盖棺定论,但相信在不久的将来谜底就会解开。

●科学家的“生”金尝试

胖科:原来科学家们在寻找金子的来源这条路上,进行过这么多的猜想与探索,这般不屈不挠的探索精神真是令人敬佩!胖科还有一个小小的疑问,人类会通过核反应堆或粒子加速器制造原子,那科学家们有没有试过人工制造黄金呢?

科学家:当然尝试过,但目前只能通过粒子加速器等装置实现原子的碰撞,从而产生金原子。但就如同喷射到地球上的金原子,到被人类开采使用需要数百万年的原子衰变和聚集同样,科学家想要人工“生”金,也需要经历同样的化学及物理变化才行,这个过程所需要的漫长时间,就不是人力所能及的了。

胖科:原来是这样!谢谢您为我们答疑解惑!

地球上的黄金并非无穷无尽,生活在地球上的我们也等不到宇宙第二次的馈赠,它“贵”在资源不可再生,也贵在科学家求知若渴的不懈坚持。“不断积累,飞跃必来,突破随之。”宇宙之阔浩瀚无边,如今所有的发现都只是起点,人类对宇宙的探索将永不止步。


相关阅读

  • 同济专家领衔发布《中国文化元宇宙白皮书》

  • 在国家推进文化数字化战略和元宇宙产业创新发展三年行动计划大背景下,如何构建中国式文化元宇宙理论体系、创新发展中国文化元宇宙产业赋能文化强国建设成为时代命题。11月18
  • 全球仅三人,这位清华人获奖!

  • 科技如何促进“可持续发展目标”实现?在实现可持续发展的进程中青年科学家发挥着什么作用?11月11日-12日在浙江温州举行的2023世界青年科学家峰会颁出首届“可持续发展青年科
  • 2023腾冲科学家论坛将于12月1日在云南腾冲举办

  • 云南省人民政府和中国科学技术协会将于2023年12月1日在云南省腾冲市共同举办2023腾冲科学家论坛,论坛主题为“科学·绿色发展”,会期3天。论坛将邀请诺贝尔奖获得者、国内外顶

热门文章

最新文章

  • 金作为贵金属,“贵”在哪里?

  • 大家都知道很多物质都能人工合成,比如钻石,科学家就能通过高科技设备,给予高温高压的环境,利用碳元素合成。那么黄金是从何而来,为什么不能通过高科技设备合成呢?就让我们一起跟着
  • 2023年度湖北宜昌“最美应急人”名单揭晓

  • 极目新闻记者 黄忠通讯员 钟绍媚11月20日,2023年度湖北省宜昌市“最美应急人”致敬仪式举行,马明华、董丹、邹诗贫、李龙清、汪新洲、余小飞、魏超、高明磊、邱世明等9名个人
  • 涿州“废坑塘”变身“风景线”

  • 从打开窗户面对“臭坑塘”,到自家变成“湖景房”是一种什么体验?涿州市西仙坡村村民王芳说:“以前我们家连窗户都不敢开,现在成了‘湖景房’,早晚出门遛遛弯,心情都变好了。”之