03.05 地球上的金子从哪来?

石秀芝


黄金是地球绝对无法生成的,根据科学家预计,地球上的黄金全部来源于外太空或者始于宇宙爆炸!



金原子核是一种重原子核,所有重原子核都是由轻原子核聚合而来,需要极端的条件,恒星燃烧可以说就是轻原子核不断在高温高压状态下聚变重原子核的过程!越重的原子核越稳定,这也是恒星最后不再燃烧和黄金不褪色原因。


既然生成重原子核,也就是重原子核条件如此苛刻,那么地球是没有条件生成的。这点毫无疑问。

所以一直以来,科学家都推测地球的黄金是由于地球形成早期由许许多多富含黄金的陨石小行星撞击带来,这些小行星陨石可能是某些超新星爆发的产物,只有超新星才有如此高温高压聚合原子核,聚变重原子。要知道我们太阳的温度压力,最后能聚合的也只不过到碳原子核,它就没有能力在聚合了。


还有一种猜测是宇宙爆炸时形成,宇宙奇点爆炸时这些就已经存在,富含这些重元素的爆炸尘埃再形成星云,最后形成行星!比如地球上出现的比金原子核还重的铀或钚等作为原子弹裂变的材料的重原子核,也不是地球能够生成的!


壹点科谱


答:来自于太阳系形成前的,某次超新星爆发或者中子星合并事件。


很多元素是无法通过衰变或者化学反应形成的,金元素属于贵重金属,原子序号79,化学性质非常稳定,宇宙中能大量形成金元素的事件并不多。



根据恒星形成与演化理论,在恒星内部进行的核聚变反应,到铁元素就停止了,因为铁原子的平均核子质量是最低的。


比铁更高的元素,需要更为极端的环境才能形成,比如超新星爆炸、中子星合并等事件。



据估计,地球上的黄金总含量,大约60万亿吨;但是绝大部分都存在于地核,无法开采利用,真正在地壳中能被人类开采利用的,只有20多万吨,目前已经开采了19万吨。


地球上如此多的金元素,当然不可能自发形成,最大的可能,就是在太阳系形成之前,某次超新星爆发或者中子星合并事件,然后合成了大量的金元素,最终成为了形成地球的原始材料,并保留至今。



除了大自然的极端事件形成金元素外,目前在实验室里,科学家也可以通过高能粒子加速器,利用原子撞击的办法得到金元素,但合成效率非常低,还带有随机性,只能用于科学研究。


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艾伯史密斯


虽然黄金很贵重,但地球上其实并不缺黄金,如果将地球上的黄金平均分配给每个人的话,那么全球70多亿人每人都可以分得近1万吨黄金,想一想1万吨是什么概念?马路上行驶的小汽车通常还都不到两吨,至少5000辆小汽车重量的黄金该多么的震撼,像我这样现在连一克都没有的人真是不敢想象啊。


不过地球上这么多黄金,并非是地球的制造,地球虽然个头很大,但是地球并没有能力创造任何元素,整个地球上只有在科学家的实验室中才有可能有元素被创造出来,所以地球上的黄金基本都来自于宇宙之中。

那么黄金到底来自哪里呢?基本只有两个手段可以创造黄金,一个是超新星爆发,一个是中子星碰撞,当超过太阳八倍质量的恒星内部的核聚变进行的铁元素的时候,就会发生超新星爆发,这时其内部可以产生高达1000亿度的高温,一瞬间就可以迅速合成很多铁以上的元素,黄金就是其中之一,产生之后黄金元素被超新星爆发的强大力量抛洒到宇宙空间中,通过中子衰变等手段形成固态的黄金,他们在星际空间漫游的过程中会和尘埃石块儿等结合成小行星,来到地球附近的时候被地球引力捕获降落到地球上,这就是地球上黄金的来源。


不过天文学家们认为超新星爆发产生的黄金量比较少,黄金更多的产生与中子星碰撞之时,因为中子星碰撞时可以产生高达3500亿度的温度,大量的重元素都得以合成,黄金铂金以及一些稀有的重元素也都是这样形成的,之后它们被相撞的中子星抛洒出来,以上面所讲的同样的方式来到地球上,这也是地球上黄金最重要的来源。

地质学家们认为地球上可能存在着50万亿吨的黄金,那么为什么地球的黄金那么稀少呢?这是因为地球上的黄金元素大都来自于地球开始形成之时,而由于金元素属于重元素,所以它们在地球还是熔岩状态的时候就开始缓慢的下沉,渐渐沉到了地核之中,所以地球上90%左右的黄金都在地核中,剩下的大部分都在地幔中,地壳中据说连1‰都不到,易开采的黄金量就更少了,这就是地球上黄金之所以这么贵重的原因。



科普大世界


黄金是一种稀有金属,既是地球人类社会财富的象征,又在科技工业和社会生活中起着重要作用。

地球的黄金总储量大约有48亿吨,主要储存在地核和地幔中,其中地核内约有47亿吨,地幔中约有8600万吨。这些黄金凭人类目前的技术还是既不可望又不可及的,因此只有存在于地壳中的1400万吨可供人类开采。

目前已经开采出来世界黄金储存量为16.3万吨,其中首饰用量8.36万吨,个人投资量2.73万吨,世界各国官方储备总量2.87万吨,工业用量1.97万吨。目前确认有能力开采的地下黄金储量只有2.6万吨了,所以那理论上的一千多万吨依然是望梅止渴。

可见黄金是真正的稀有啊,如果按照已经开采出来的总量16.3万吨计算,世界上按70亿人口(现在实际约有78亿人口了)计算,人均才能分配到0.023公斤,也就是23克。大家看看自己拥有多少,超过平均数了吧?那就是富翁了啊,哈哈~

地球上黄金储量并不少,但地球本身并不会产生黄金,主要是天上掉馅饼掉下来的。

黄金的生成需要很特殊的条件,所以黄金是不会在地球上自己出现的,而是宇宙发展到一定阶段,在较为极端情况下才能产生。

这个极端情况一是超新星爆炸,二是中子星相撞,才会有大量黄金抛散在宇宙中。

2017年,科学界观测到据我们1.3亿光年发生的两颗中子星相撞事件,就向太空抛洒了那么一点点金子碎屑,这点碎屑据说有300个地球的质量。

在一百多亿年的宇宙变迁中,这种相撞和超新星爆炸事件并不少,飘飘洒洒的黄金在宇宙空间流浪,被一个个星球引力所捕获,地球也参与其中,分得了一杯羹,这就是小行星和陨石带来的财富。

虽然地球上的黄金都是来自于太空,但来源有几个。

一是地球诞生过程中裹挟进来的。这主要是太阳系形成的星云是一个再生星云,所谓再生星云就是非宇宙大爆炸的原始星云,而是上一代恒星死亡时发生的超新星大爆炸残留的星云。

这种星云物质中本来就含有黄金,在太阳形成后,地球等行星就是把这些漏网的残渣裹挟起来,由小到大的不断吸积,滚雪球一样就形成了行星,里面就包含了一些黄金。

二是地球形成初期小行星撞击带来的。英国布里斯托尔大学的研究人员对格陵兰岛等地的古老岩石研究发现,地球形成初期,也就是42-44亿年前,地球曾经遭受了一场长达两亿年的黄金陨石雨轰击,这些陨石富含黄金、铂金、钨和铅元素,这种长时间持续不断的倾泻,足足可以为当时的地球铺上4米厚一层。

那时的地球还处于熔融状态,重金属就逐渐的沉积到了地核。


三是持续不断的陨石带来的黄金。地球几乎每天都有无数小流星划过大气层,一些没烧完的小行星碎片落到地表就成了陨石。每天这样的小陨石碎片都有成千上万吨,一年都有几十万吨到数百万吨,这里面不乏有一些贵重金属,其中黄金也有一些。一些高品位的狗头金就来源于此。

综上所述,可以看出地球上的黄金主要是天上掉下来的,看来天上掉馅饼的事情并非妄言。

由此有人就做起了守株待兔的美梦,说如果天上有一颗贵金属小行星,就把它拽回来,就发财了。不过我们现在还没有这么厉害的技术。

但过于贪心,往往会因小失大。一个数公里直径的纯金小行星路过地球,虽然财富无极限,但真的砸了下来,就不是馅饼了,而是毁灭。

值吗?或许人为财死,鸟为食亡,被金子砸中,死了都值?啊呸~

时空通讯观点,欢迎点评讨论。


时空通讯


记得走位科学家说过一句话:你我皆星尘!简单的五个字,谁都能读懂,但并不是每个人都能知道这五个字深刻的含义,五个字不但诠释了地球上金子的由来,更体现了如今我们见到的万事万物的由来!

一切都源自于浩瀚宇宙星空某处的猛烈办法,超新星爆发!

大质量的恒星(通常是太阳质量的2-3倍以上)在燃料即将耗尽后会走向死亡,死亡的过程非常壮观。由于燃料耗尽后,没有足够的力量对抗向内的万有引力,平衡被打破了,万有引力彻底占据上风,恒星开始急剧向内坍缩!

而在坍缩的过程中,内核温度压力等也急剧上升,到了一定程度核聚变再次开启,开始聚变为更重的元素,比如今天我们见到的银和金!

向更重元素聚变的过程中,巨大的力量让内核急剧爆发,于是我们见到了宇宙间最猛烈的喷发,超新星爆发!

这种爆发创造了万事万物。超新星爆发可以把本身的物质喷向数十光年远,而这些物质又会成为下一代恒星和行星的原材料,如此循环下去!

而像我们太阳这样大的恒星,只能聚变到铁就停止核聚变了,因为内部温度压力不足以继续聚变!只有更大质量的恒星才有可能聚变成更重的元素!

所以,如今我们见到的一切,组成你我身体里的原子都来自于第一代恒星,说白了我们都是核聚变的“残渣”,我们都源自宇宙星尘,而最终我们也会回归星尘,成为那无穷无尽循环中的一部分!


宇宙探索


简而言之,这些金子不是来自于太阳,而是来自于整个太阳系形成之前的某一世或者某几世新星或超新星事件——星系也是要轮回投胎的。😁

核合成,是在恒星的核聚变过程中不断发生的事件。轻核聚合成重核,产生了新的元素,而且原子量不断的增加,但这个不断合成产生重元素的过程,并不是没有尽头的。对于普通恒星来说,这个原子量增加的过程在合成到56的时候,戛然而止,这个终点就是铁元素。


因为核子的绑定能(束缚能)在铁元素这个地方出现了拐点,简单的说就是要合成更高原子量的元素,这个聚合过程产生的能量是小于核子的束缚能的,能量出不敷入,就会导致合成停止。

而金元素原子量高达197(准确一点是196.966569),所以显然不太可能是普通恒星核聚变的成果。

要产生如此高原子量的元素,就必须有一种特殊的宇宙事件,那就是新星或者超新星!

新星事件

新星事件可能一般读者很少听说,这种事件通常是由恒星与恒星之间的相互作用产生。例如双星系统。形象点说,可以比喻为两颗恒星打架,然后发出一些强光,被我们看成了一颗星,于是就称为了“新星”。

新星事件的发生有很复杂的情况,但是在某些新星事件当中也会释放出大量的能量,导致一些重元素的产生,这个过程很可能包含金元素在内。


超新星事件

超新星爆炸是质量巨大的年轻恒星因巨大的引力导致的塌缩力量与核聚变产生的向外的喷发力量相互抵抗突破某一临界值的时候而产生的大爆炸事件——通常是由衰退的巨恒星内部核聚变被重新点燃,或者恒星因引力而剧烈塌缩而触发。

有一个超字加在前面,能够充分说明这种事件的级别。而黄金则可能大量诞生于这样的事件当中。随之伴生的还有我们能够在地球上发现的天然矿物中最重的那些元素——可见我们的地球多半是超新星多次转世的结果了。


小宇堂


地球上的金子要追究根源,目前有可信依据的来源——只有双中子星合并(主要)和超新星爆发(次要)。

为什么?了解所有的答案之前我们得先明白一些其他的东西,读完整篇你会明白你所有的疑惑和认识新的知识。

首先我们来看看金,这种神秘而贵重的商品在化学家和物理学家眼里长什么样?

金是原子序数为79的金属,化学符号为Au。在自然界中,金一般以单质形式存在,以及和矿石结合成各种金矿,其他的还有沙金等等。

实际上在地球表面,金的含量是极其有限的,46亿年的地球演化,使得地球上的金大部分都沉向地核了。

其次,我们又来看看产生黄金的中子星又是何物?

有一些天文常识的人都会了解到,中子星是恒星演化的一种产物,是一种高速自转的星体。它密度极大,能达到每立方厘米10亿吨~20亿吨,地球如果有它的密度,仅有22米。



但是,我们先说明一点,中子星虽然名字里带着个“中子”,但并不是中子星都有中子组成的。


在中子星里,离核心较远的地方,甚至是表面,这里的中子简并力和内核产生的引力相当,甚至大于引力,所以它的组成也是构成我们世界的原子构成的。

一般中子星都是经历过超新星爆发,而没有炸碎遗留下来的天体。

超新星爆发实际上是核心外的爆炸,并非核心。相反地,爆炸的外层释放能量会向内施加反作用力,中子星,黑洞就是在进一步的挤压下诞生的。

上图就是一般的超新星内部结构,中间我们能看见黑色的一部分,那就是终结这个庞然大物的“杀手”——铁元素。铁元素特别的质子中子比例,使得它的原子核异常的稳定,比结合能是其他原子没法比的,这使得聚变时它吸收的能量比自己释放的还少!“只吃不拉”的霸王形式使得恒星核心聚变根本不在释放能量,聚变也无法进行下去。于是,辐射压没了,恒星外层大部分的物质在引力的作用下快速坠入核心,这巨大的势能,铁核都给你敲碎!原子核质子中子在极短时间内发生重组,这短暂的瞬间可能产生部分黄金,但并不是超新星爆发都能产生黄金。

元素聚变释放的能量曲线示意图


中子星合并产生黄金的过程和超新星也有相似的地方,但为什么它是产生黄金的主要地方呢?

中子星合并和超新星不同的地方在于它碰撞产生的温度更高,最重要的是他中子相当地多!

温度高和中子多有利于一个叫做快中子俘获过程的进行,这过程简单来说就是原子核快速吸收中子的过程。

温度高使得中子和原子核的运动速度极快,结合富中子的环境,使得原子核在较短时间能俘获更多的中子来平衡质子互斥产生的电磁力,原子序数越大,需要的中子越多,也是这个道理。

实际上,快中子俘获过程持续的时间很短的,但它产生的金原子核却是地球质量的几百倍甚至上上千倍。

相比中子星的质量来说,产生几百个地球质量的金原子核并不算多,两个中子星的质量加起来起码有300万个地球质量。

这个极高温的过程产生的金原子是没有电子的,只是赤裸裸的原子核,其中的它们大部分可能会来不及离开会被新形成的天体(一般是黑洞)又吸引回去。

所以最终能成为金子的金原子是快速逃离到远处经过其他过程获得电子并聚集起来而成的。

这过程并不困难,宇宙大体是一个电离的结构,里面到处有游荡的电子,比如巨大的电离云里。

科学新视野


银河系某处有一个鲜为人知的悬臂,悬臂的尽头的某个角落有个不起眼的黄色恒星,离这个恒星大约一亿五千万公里的轨道上有个更加不起眼的蓝绿色小行星。上面有一群无毛两足猿类,他们中的很多成员花了很大功夫操心一个十分俗气的问题:金子是从哪里来的?


印度人相信金子是从天上掉下来的,是太阳神印蒂的眼泪或者是汗水;亚里士多德认为金子是硬化的水,当阳光穿透地表深入地下时就会发生这样的转变;牛顿抄录过一个用哲人石创造金子的配方……

20世纪的大多数时间里,天体物理学家认为自己已经找到了这个问题的答案:金子,正如所有重元素一样,是在超新星爆炸中产生的,在这个高温高压的熔炉里,较轻的元素被强制聚变,才有了金子这个质子数高达79的怪物。但是随着超新星计算机模型越来越好,大家发现一个问题——超新星产生金这个级别元素的能力,似乎并不比历史上的炼金术士好多少,宇宙中似乎应该另外有一个更加刺激的天体现象负责产生这些最重的元素。


在过去的几年里,天文学家盯上了“双中子星合并”这样一个现象,根据计算,当两个中子星撞在一起的时候,应该既足以产生金又能把它抛出去,让其中微乎其微的一部分最终落到地球上。不过有一个问题就是长期以来我们并没有直接观测到两颗中子星撞在一起,没有直接的观测结果,那就是纸上谈兵。

但是在2017年,全世界多个天文学机构联合宣布他们观测到了一个中子星合并的现象,我们不仅观测到了1.3亿光年之外的一例中子星合并事件,第一次人类不仅听到了引力波的声音,更看到了引力波的起源。中子星是宇宙中密度最大的天体,可以把它理解成一个山一样大的原子核。宇宙诞生不久之后就有了质子和中子,随之差不多自发地产生了氢、氦、锂,恒星的诞生令这三个元素可以进一步聚变产生能量,但是这个聚变到了铁就不得不停止,因为铁是最稳定的元素,所以呢,如果想要产生更重的元素,一个很简单的方法就是往里面拼命扔中子,超新星爆炸经常会留下一个中子星,而中子星除了外表的固态壳和最里面的内核之外,剩下的几乎全部是中子,所以如果能够让这些取之不尽用之不竭的中子喷射出来撞击到铁之类的原子的话,那么金子就要多少有多少。

根据模型计算,上面所说的那一次碰撞,应该能产生300个地球那么重的黄金,地球上的绝大多数贵金属应该都是很久很久之前通过这样的过程来的。


镜像科普


天文学家卡尔·萨根曾经有过一句名言叫做:“我们都是来自星尘”。事实上,地球上的金也不例外,它们也都是来自“星尘”。

在数十亿年前,包括地球、太阳在内的所有太阳系天体以及地球生命都曾是一团星云——太阳星云。这团星云中的98%元素是来自宇宙最初合成的氢和氦(它们的含量之比为3:1),另外2%则是来自太阳星云附近的上一代大质量恒星,这就是地球上的金的来源。

宇宙最初并没有条件合成出重元素,直到后来大质量恒星诞生之后,通过恒星内部的核聚变反应,重元素才得以合成,这个过程能够持续到第26号元素铁。此后,由于内部失衡将会引发超新星爆发。在此期间,铁原子核会通过俘获中子继续合成超铁元素,其中就包括第79号元素金。

随着超新星的爆发,这些重元素被抛洒到太空中。其中一部分进入太阳星云中,并引发太阳星云坍缩形成了太阳系的各种天体以及后来的地球生命。因此,包括地球上的金元素以及人体身上除了氢之外的元素,全都是来自几十亿年前的上一代大质量恒星。

不过,最近的研究显示,两颗中子星在合并过程中也会大量制造出金等重元素。


火星一号


不知道问这个问题是有什么目的呢?是想看看有没有可能以类似的方法再搞点黄金回来吗?哈哈哈,好了,不开玩笑。金元素的成因很是复杂,以目前的情况看来私人是不可能制造金元素的。国家级的科研机构应该可以,但投入与产出根本就是不成比例的。因此造金子这个想法还是不要 有了,简单了解一下金元素的成因就可以了。

这个,要从宇宙诞生初期开始说起。我没有说错,也没有骗你。目前我们认为在宇宙诞生的初期,生成了大量的氢、少量的氦和极少量的锂。当这些较轻的元素聚集在一起中心温度压力大到足以引发核聚变,恒星就形成了。核聚变就是一个不断形成更重的元素的过程,如果恒星的质量足够大,这个过程可以一直持续到铁元素的形成。比铁重的元素如果要聚变就不是放热而是吸热了。

那么问题来了,比铁更重的元素是怎么来的呢?金元素比铁元素的原子序数大,这说明在正常的恒星生命过程中是无法形成金元素的,那金元素是怎么来的呢?这儿,就要提到一个新名词:超新星爆发。

超新星爆发是大质量恒星晚期的一种突然失控的热核反应,威力和一个恒星质量大小的核武器类似。有些恒星的超新星爆发,亮度可以超过整个星系!这是多么巨大的威力!想象一下,正常需要几十亿年才能逐渐释放出的能量,在很短的时间里尽数放出,这是怎样的景象?在这个过程中,有足够的能量供给那些较重的元素去聚变,金元素就是这样形成的。金元素形成后,被剧烈的超新星爆发抛到宇宙中,最后在地球形成时或形成后落到地球上,成了我们现在开采的黄金。

这样看来,只要有极端的物理情况,就有可能产生黄金。实际情况也确实如此。目前有科研人员发现中子星合并也有可能产生黄金。中子星是大质量恒星寿命终结后遗留下的星核,是一种直径只有十几到几十公里、质量却和太阳类似甚至比太阳还要大的星体。这种星体在合并的过程中,巨大的重力势能、合并时摩擦的能量等,都会转化成巨大的能量,随着一些物质流被抛射出来,在这个过程中,不断形成重元素。据说,在去年研究引力波时发现的双中子星合的过程中,有可能产生了10倍地球质量的黄金!这些黄金要是很容易获取的话,那可是正儿八经的粪土都比黄金贵了。

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