03.05 地球上的金子從哪來?

石秀芝


黃金是地球絕對無法生成的,根據科學家預計,地球上的黃金全部來源於外太空或者始於宇宙爆炸!



金原子核是一種重原子核,所有重原子核都是由輕原子核聚合而來,需要極端的條件,恆星燃燒可以說就是輕原子核不斷在高溫高壓狀態下聚變重原子核的過程!越重的原子核越穩定,這也是恆星最後不再燃燒和黃金不褪色原因。


既然生成重原子核,也就是重原子核條件如此苛刻,那麼地球是沒有條件生成的。這點毫無疑問。

所以一直以來,科學家都推測地球的黃金是由於地球形成早期由許許多多富含黃金的隕石小行星撞擊帶來,這些小行星隕石可能是某些超新星爆發的產物,只有超新星才有如此高溫高壓聚合原子核,聚變重原子。要知道我們太陽的溫度壓力,最後能聚合的也只不過到碳原子核,它就沒有能力在聚合了。


還有一種猜測是宇宙爆炸時形成,宇宙奇點爆炸時這些就已經存在,富含這些重元素的爆炸塵埃再形成星雲,最後形成行星!比如地球上出現的比金原子核還重的鈾或鈈等作為原子彈裂變的材料的重原子核,也不是地球能夠生成的!


壹點科譜


答:來自於太陽系形成前的,某次超新星爆發或者中子星合併事件。


很多元素是無法通過衰變或者化學反應形成的,金元素屬於貴重金屬,原子序號79,化學性質非常穩定,宇宙中能大量形成金元素的事件並不多。



根據恆星形成與演化理論,在恆星內部進行的核聚變反應,到鐵元素就停止了,因為鐵原子的平均核子質量是最低的。


比鐵更高的元素,需要更為極端的環境才能形成,比如超新星爆炸、中子星合併等事件。



據估計,地球上的黃金總含量,大約60萬億噸;但是絕大部分都存在於地核,無法開採利用,真正在地殼中能被人類開採利用的,只有20多萬噸,目前已經開採了19萬噸。


地球上如此多的金元素,當然不可能自發形成,最大的可能,就是在太陽系形成之前,某次超新星爆發或者中子星合併事件,然後合成了大量的金元素,最終成為了形成地球的原始材料,並保留至今。



除了大自然的極端事件形成金元素外,目前在實驗室裡,科學家也可以通過高能粒子加速器,利用原子撞擊的辦法得到金元素,但合成效率非常低,還帶有隨機性,只能用於科學研究。


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艾伯史密斯


雖然黃金很貴重,但地球上其實並不缺黃金,如果將地球上的黃金平均分配給每個人的話,那麼全球70多億人每人都可以分得近1萬噸黃金,想一想1萬噸是什麼概念?馬路上行駛的小汽車通常還都不到兩噸,至少5000輛小汽車重量的黃金該多麼的震撼,像我這樣現在連一克都沒有的人真是不敢想象啊。


不過地球上這麼多黃金,並非是地球的製造,地球雖然個頭很大,但是地球並沒有能力創造任何元素,整個地球上只有在科學家的實驗室中才有可能有元素被創造出來,所以地球上的黃金基本都來自於宇宙之中。

那麼黃金到底來自哪裡呢?基本只有兩個手段可以創造黃金,一個是超新星爆發,一個是中子星碰撞,當超過太陽八倍質量的恆星內部的核聚變進行的鐵元素的時候,就會發生超新星爆發,這時其內部可以產生高達1000億度的高溫,一瞬間就可以迅速合成很多鐵以上的元素,黃金就是其中之一,產生之後黃金元素被超新星爆發的強大力量拋灑到宇宙空間中,通過中子衰變等手段形成固態的黃金,他們在星際空間漫遊的過程中會和塵埃石塊兒等結合成小行星,來到地球附近的時候被地球引力捕獲降落到地球上,這就是地球上黃金的來源。


不過天文學家們認為超新星爆發產生的黃金量比較少,黃金更多的產生與中子星碰撞之時,因為中子星碰撞時可以產生高達3500億度的溫度,大量的重元素都得以合成,黃金鉑金以及一些稀有的重元素也都是這樣形成的,之後它們被相撞的中子星拋灑出來,以上面所講的同樣的方式來到地球上,這也是地球上黃金最重要的來源。

地質學家們認為地球上可能存在著50萬億噸的黃金,那麼為什麼地球的黃金那麼稀少呢?這是因為地球上的黃金元素大都來自於地球開始形成之時,而由於金元素屬於重元素,所以它們在地球還是熔岩狀態的時候就開始緩慢的下沉,漸漸沉到了地核之中,所以地球上90%左右的黃金都在地核中,剩下的大部分都在地幔中,地殼中據說連1‰都不到,易開採的黃金量就更少了,這就是地球上黃金之所以這麼貴重的原因。



科普大世界


黃金是一種稀有金屬,既是地球人類社會財富的象徵,又在科技工業和社會生活中起著重要作用。

地球的黃金總儲量大約有48億噸,主要儲存在地核和地幔中,其中地核內約有47億噸,地幔中約有8600萬噸。這些黃金憑人類目前的技術還是既不可望又不可及的,因此只有存在於地殼中的1400萬噸可供人類開採。

目前已經開採出來世界黃金儲存量為16.3萬噸,其中首飾用量8.36萬噸,個人投資量2.73萬噸,世界各國官方儲備總量2.87萬噸,工業用量1.97萬噸。目前確認有能力開採的地下黃金儲量只有2.6萬噸了,所以那理論上的一千多萬噸依然是望梅止渴。

可見黃金是真正的稀有啊,如果按照已經開採出來的總量16.3萬噸計算,世界上按70億人口(現在實際約有78億人口了)計算,人均才能分配到0.023公斤,也就是23克。大家看看自己擁有多少,超過平均數了吧?那就是富翁了啊,哈哈~

地球上黃金儲量並不少,但地球本身並不會產生黃金,主要是天上掉餡餅掉下來的。

黃金的生成需要很特殊的條件,所以黃金是不會在地球上自己出現的,而是宇宙發展到一定階段,在較為極端情況下才能產生。

這個極端情況一是超新星爆炸,二是中子星相撞,才會有大量黃金拋散在宇宙中。

2017年,科學界觀測到據我們1.3億光年發生的兩顆中子星相撞事件,就向太空拋灑了那麼一點點金子碎屑,這點碎屑據說有300個地球的質量。

在一百多億年的宇宙變遷中,這種相撞和超新星爆炸事件並不少,飄飄灑灑的黃金在宇宙空間流浪,被一個個星球引力所捕獲,地球也參與其中,分得了一杯羹,這就是小行星和隕石帶來的財富。

雖然地球上的黃金都是來自於太空,但來源有幾個。

一是地球誕生過程中裹挾進來的。這主要是太陽系形成的星雲是一個再生星雲,所謂再生星雲就是非宇宙大爆炸的原始星雲,而是上一代恆星死亡時發生的超新星大爆炸殘留的星雲。

這種星雲物質中本來就含有黃金,在太陽形成後,地球等行星就是把這些漏網的殘渣裹挾起來,由小到大的不斷吸積,滾雪球一樣就形成了行星,裡面就包含了一些黃金。

二是地球形成初期小行星撞擊帶來的。英國布里斯托爾大學的研究人員對格陵蘭島等地的古老岩石研究發現,地球形成初期,也就是42-44億年前,地球曾經遭受了一場長達兩億年的黃金隕石雨轟擊,這些隕石富含黃金、鉑金、鎢和鉛元素,這種長時間持續不斷的傾瀉,足足可以為當時的地球鋪上4米厚一層。

那時的地球還處於熔融狀態,重金屬就逐漸的沉積到了地核。


三是持續不斷的隕石帶來的黃金。地球幾乎每天都有無數小流星劃過大氣層,一些沒燒完的小行星碎片落到地表就成了隕石。每天這樣的小隕石碎片都有成千上萬噸,一年都有幾十萬噸到數百萬噸,這裡面不乏有一些貴重金屬,其中黃金也有一些。一些高品位的狗頭金就來源於此。

綜上所述,可以看出地球上的黃金主要是天上掉下來的,看來天上掉餡餅的事情並非妄言。

由此有人就做起了守株待兔的美夢,說如果天上有一顆貴金屬小行星,就把它拽回來,就發財了。不過我們現在還沒有這麼厲害的技術。

但過於貪心,往往會因小失大。一個數公里直徑的純金小行星路過地球,雖然財富無極限,但真的砸了下來,就不是餡餅了,而是毀滅。

值嗎?或許人為財死,鳥為食亡,被金子砸中,死了都值?啊呸~

時空通訊觀點,歡迎點評討論。


時空通訊


記得走位科學家說過一句話:你我皆星塵!簡單的五個字,誰都能讀懂,但並不是每個人都能知道這五個字深刻的含義,五個字不但詮釋了地球上金子的由來,更體現瞭如今我們見到的萬事萬物的由來!

一切都源自於浩瀚宇宙星空某處的猛烈辦法,超新星爆發!

大質量的恆星(通常是太陽質量的2-3倍以上)在燃料即將耗盡後會走向死亡,死亡的過程非常壯觀。由於燃料耗盡後,沒有足夠的力量對抗向內的萬有引力,平衡被打破了,萬有引力徹底佔據上風,恆星開始急劇向內坍縮!

而在坍縮的過程中,內核溫度壓力等也急劇上升,到了一定程度核聚變再次開啟,開始聚變為更重的元素,比如今天我們見到的銀和金!

向更重元素聚變的過程中,巨大的力量讓內核急劇爆發,於是我們見到了宇宙間最猛烈的噴發,超新星爆發!

這種爆發創造了萬事萬物。超新星爆發可以把本身的物質噴向數十光年遠,而這些物質又會成為下一代恆星和行星的原材料,如此循環下去!

而像我們太陽這樣大的恆星,只能聚變到鐵就停止核聚變了,因為內部溫度壓力不足以繼續聚變!只有更大質量的恆星才有可能聚變成更重的元素!

所以,如今我們見到的一切,組成你我身體裡的原子都來自於第一代恆星,說白了我們都是核聚變的“殘渣”,我們都源自宇宙星塵,而最終我們也會迴歸星塵,成為那無窮無盡循環中的一部分!


宇宙探索


簡而言之,這些金子不是來自於太陽,而是來自於整個太陽系形成之前的某一世或者某幾世新星或超新星事件——星系也是要輪迴投胎的。😁

核合成,是在恆星的核聚變過程中不斷髮生的事件。輕核聚合成重核,產生了新的元素,而且原子量不斷的增加,但這個不斷合成產生重元素的過程,並不是沒有盡頭的。對於普通恆星來說,這個原子量增加的過程在合成到56的時候,戛然而止,這個終點就是鐵元素。


因為核子的綁定能(束縛能)在鐵元素這個地方出現了拐點,簡單的說就是要合成更高原子量的元素,這個聚合過程產生的能量是小於核子的束縛能的,能量出不敷入,就會導致合成停止。

而金元素原子量高達197(準確一點是196.966569),所以顯然不太可能是普通恆星核聚變的成果。

要產生如此高原子量的元素,就必須有一種特殊的宇宙事件,那就是新星或者超新星!

新星事件

新星事件可能一般讀者很少聽說,這種事件通常是由恆星與恆星之間的相互作用產生。例如雙星系統。形象點說,可以比喻為兩顆恆星打架,然後發出一些強光,被我們看成了一顆星,於是就稱為了“新星”。

新星事件的發生有很複雜的情況,但是在某些新星事件當中也會釋放出大量的能量,導致一些重元素的產生,這個過程很可能包含金元素在內。


超新星事件

超新星爆炸是質量巨大的年輕恆星因巨大的引力導致的塌縮力量與核聚變產生的向外的噴發力量相互抵抗突破某一臨界值的時候而產生的大爆炸事件——通常是由衰退的巨恆星內部核聚變被重新點燃,或者恆星因引力而劇烈塌縮而觸發。

有一個超字加在前面,能夠充分說明這種事件的級別。而黃金則可能大量誕生於這樣的事件當中。隨之伴生的還有我們能夠在地球上發現的天然礦物中最重的那些元素——可見我們的地球多半是超新星多次轉世的結果了。


小宇堂


地球上的金子要追究根源,目前有可信依據的來源——只有雙中子星合併(主要)和超新星爆發(次要)。

為什麼?瞭解所有的答案之前我們得先明白一些其他的東西,讀完整篇你會明白你所有的疑惑和認識新的知識。

首先我們來看看金,這種神秘而貴重的商品在化學家和物理學家眼裡長什麼樣?

金是原子序數為79的金屬,化學符號為Au。在自然界中,金一般以單質形式存在,以及和礦石結合成各種金礦,其他的還有沙金等等。

實際上在地球表面,金的含量是極其有限的,46億年的地球演化,使得地球上的金大部分都沉向地核了。

其次,我們又來看看產生黃金的中子星又是何物?

有一些天文常識的人都會了解到,中子星是恆星演化的一種產物,是一種高速自轉的星體。它密度極大,能達到每立方厘米10億噸~20億噸,地球如果有它的密度,僅有22米。



但是,我們先說明一點,中子星雖然名字裡帶著個“中子”,但並不是中子星都有中子組成的。


在中子星裡,離核心較遠的地方,甚至是表面,這裡的中子簡併力和內核產生的引力相當,甚至大於引力,所以它的組成也是構成我們世界的原子構成的。

一般中子星都是經歷過超新星爆發,而沒有炸碎遺留下來的天體。

超新星爆發實際上是核心外的爆炸,並非核心。相反地,爆炸的外層釋放能量會向內施加反作用力,中子星,黑洞就是在進一步的擠壓下誕生的。

上圖就是一般的超新星內部結構,中間我們能看見黑色的一部分,那就是終結這個龐然大物的“殺手”——鐵元素。鐵元素特別的質子中子比例,使得它的原子核異常的穩定,比結合能是其他原子沒法比的,這使得聚變時它吸收的能量比自己釋放的還少!“只吃不拉”的霸王形式使得恆星核心聚變根本不在釋放能量,聚變也無法進行下去。於是,輻射壓沒了,恆星外層大部分的物質在引力的作用下快速墜入核心,這巨大的勢能,鐵核都給你敲碎!原子核質子中子在極短時間內發生重組,這短暫的瞬間可能產生部分黃金,但並不是超新星爆發都能產生黃金。

元素聚變釋放的能量曲線示意圖


中子星合併產生黃金的過程和超新星也有相似的地方,但為什麼它是產生黃金的主要地方呢?

中子星合併和超新星不同的地方在於它碰撞產生的溫度更高,最重要的是他中子相當地多!

溫度高和中子多有利於一個叫做快中子俘獲過程的進行,這過程簡單來說就是原子核快速吸收中子的過程。

溫度高使得中子和原子核的運動速度極快,結合富中子的環境,使得原子核在較短時間能俘獲更多的中子來平衡質子互斥產生的電磁力,原子序數越大,需要的中子越多,也是這個道理。

實際上,快中子俘獲過程持續的時間很短的,但它產生的金原子核卻是地球質量的幾百倍甚至上上千倍。

相比中子星的質量來說,產生幾百個地球質量的金原子核並不算多,兩個中子星的質量加起來起碼有300萬個地球質量。

這個極高溫的過程產生的金原子是沒有電子的,只是赤裸裸的原子核,其中的它們大部分可能會來不及離開會被新形成的天體(一般是黑洞)又吸引回去。

所以最終能成為金子的金原子是快速逃離到遠處經過其他過程獲得電子並聚集起來而成的。

這過程並不困難,宇宙大體是一個電離的結構,裡面到處有遊蕩的電子,比如巨大的電離雲裡。

科學新視野


銀河系某處有一個鮮為人知的懸臂,懸臂的盡頭的某個角落有個不起眼的黃色恆星,離這個恆星大約一億五千萬公里的軌道上有個更加不起眼的藍綠色小行星。上面有一群無毛兩足猿類,他們中的很多成員花了很大功夫操心一個十分俗氣的問題:金子是從哪裡來的?


印度人相信金子是從天上掉下來的,是太陽神印蒂的眼淚或者是汗水;亞里士多德認為金子是硬化的水,當陽光穿透地表深入地下時就會發生這樣的轉變;牛頓抄錄過一個用哲人石創造金子的配方……

20世紀的大多數時間裡,天體物理學家認為自己已經找到了這個問題的答案:金子,正如所有重元素一樣,是在超新星爆炸中產生的,在這個高溫高壓的熔爐裡,較輕的元素被強制聚變,才有了金子這個質子數高達79的怪物。但是隨著超新星計算機模型越來越好,大家發現一個問題——超新星產生金這個級別元素的能力,似乎並不比歷史上的鍊金術士好多少,宇宙中似乎應該另外有一個更加刺激的天體現象負責產生這些最重的元素。


在過去的幾年裡,天文學家盯上了“雙中子星合併”這樣一個現象,根據計算,當兩個中子星撞在一起的時候,應該既足以產生金又能把它拋出去,讓其中微乎其微的一部分最終落到地球上。不過有一個問題就是長期以來我們並沒有直接觀測到兩顆中子星撞在一起,沒有直接的觀測結果,那就是紙上談兵。

但是在2017年,全世界多個天文學機構聯合宣佈他們觀測到了一箇中子星合併的現象,我們不僅觀測到了1.3億光年之外的一例中子星合併事件,第一次人類不僅聽到了引力波的聲音,更看到了引力波的起源。中子星是宇宙中密度最大的天體,可以把它理解成一個山一樣大的原子核。宇宙誕生不久之後就有了質子和中子,隨之差不多自發地產生了氫、氦、鋰,恆星的誕生令這三個元素可以進一步聚變產生能量,但是這個聚變到了鐵就不得不停止,因為鐵是最穩定的元素,所以呢,如果想要產生更重的元素,一個很簡單的方法就是往裡面拼命扔中子,超新星爆炸經常會留下一個中子星,而中子星除了外表的固態殼和最裡面的內核之外,剩下的幾乎全部是中子,所以如果能夠讓這些取之不盡用之不竭的中子噴射出來撞擊到鐵之類的原子的話,那麼金子就要多少有多少。

根據模型計算,上面所說的那一次碰撞,應該能產生300個地球那麼重的黃金,地球上的絕大多數貴金屬應該都是很久很久之前通過這樣的過程來的。


鏡像科普


天文學家卡爾·薩根曾經有過一句名言叫做:“我們都是來自星塵”。事實上,地球上的金也不例外,它們也都是來自“星塵”。

在數十億年前,包括地球、太陽在內的所有太陽系天體以及地球生命都曾是一團星雲——太陽星雲。這團星雲中的98%元素是來自宇宙最初合成的氫和氦(它們的含量之比為3:1),另外2%則是來自太陽星雲附近的上一代大質量恆星,這就是地球上的金的來源。

宇宙最初並沒有條件合成出重元素,直到後來大質量恆星誕生之後,通過恆星內部的核聚變反應,重元素才得以合成,這個過程能夠持續到第26號元素鐵。此後,由於內部失衡將會引發超新星爆發。在此期間,鐵原子核會通過俘獲中子繼續合成超鐵元素,其中就包括第79號元素金。

隨著超新星的爆發,這些重元素被拋灑到太空中。其中一部分進入太陽星雲中,並引發太陽星雲坍縮形成了太陽系的各種天體以及後來的地球生命。因此,包括地球上的金元素以及人體身上除了氫之外的元素,全都是來自幾十億年前的上一代大質量恆星。

不過,最近的研究顯示,兩顆中子星在合併過程中也會大量製造出金等重元素。


火星一號


不知道問這個問題是有什麼目的呢?是想看看有沒有可能以類似的方法再搞點黃金回來嗎?哈哈哈,好了,不開玩笑。金元素的成因很是複雜,以目前的情況看來私人是不可能製造金元素的。國家級的科研機構應該可以,但投入與產出根本就是不成比例的。因此造金子這個想法還是不要 有了,簡單瞭解一下金元素的成因就可以了。

這個,要從宇宙誕生初期開始說起。我沒有說錯,也沒有騙你。目前我們認為在宇宙誕生的初期,生成了大量的氫、少量的氦和極少量的鋰。當這些較輕的元素聚集在一起中心溫度壓力大到足以引發核聚變,恆星就形成了。核聚變就是一個不斷形成更重的元素的過程,如果恆星的質量足夠大,這個過程可以一直持續到鐵元素的形成。比鐵重的元素如果要聚變就不是放熱而是吸熱了。

那麼問題來了,比鐵更重的元素是怎麼來的呢?金元素比鐵元素的原子序數大,這說明在正常的恆星生命過程中是無法形成金元素的,那金元素是怎麼來的呢?這兒,就要提到一個新名詞:超新星爆發。

超新星爆發是大質量恆星晚期的一種突然失控的熱核反應,威力和一個恆星質量大小的核武器類似。有些恆星的超新星爆發,亮度可以超過整個星系!這是多麼巨大的威力!想象一下,正常需要幾十億年才能逐漸釋放出的能量,在很短的時間裡盡數放出,這是怎樣的景象?在這個過程中,有足夠的能量供給那些較重的元素去聚變,金元素就是這樣形成的。金元素形成後,被劇烈的超新星爆發拋到宇宙中,最後在地球形成時或形成後落到地球上,成了我們現在開採的黃金。

這樣看來,只要有極端的物理情況,就有可能產生黃金。實際情況也確實如此。目前有科研人員發現中子星合併也有可能產生黃金。中子星是大質量恆星壽命終結後遺留下的星核,是一種直徑只有十幾到幾十公里、質量卻和太陽類似甚至比太陽還要大的星體。這種星體在合併的過程中,巨大的重力勢能、合併時摩擦的能量等,都會轉化成巨大的能量,隨著一些物質流被拋射出來,在這個過程中,不斷形成重元素。據說,在去年研究引力波時發現的雙中子星合的過程中,有可能產生了10倍地球質量的黃金!這些黃金要是很容易獲取的話,那可是正兒八經的糞土都比黃金貴了。

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