自古以来,几乎在全世界的文明中,黄金都被视为非常贵重的金属。时至今日,稀有的黄金仍然是全球公认的硬通货。那么,黄金究竟是怎么来的呢?人类能否制造出黄金呢?
金是元素周期表中的第79号元素,因其颜色呈现为明亮的黄色,所以俗称黄金。由于黄金的化学性质十分稳定,所以通常以单质存在于自然界中。从古至今,人类已经开采出差不多19万吨的黄金。
过去,一些炼金术士幻想着能点石成金。在他们看来,一些矿物质中存在所谓的“贤者之石”,这种物质能够把把铁、铜等普通金属转变为贵重的黄金。有些炼金术士甚至想到从尿液中提取黄金,因为两者的颜色相近。但事实证明,炼金术士的幻想落空了,通过化学方法根本无法制造出黄金。
若想把其他金属转变为金,只能通过核反应的方式来实现,例如,用高速运动的中子来轰击汞原子核,使其失去一个质子,再经由放射性衰变就能得到金。当然,这种方式制造出黄金的成本极高,不具有可行性。
事实上,人类所使用的黄金都是从地球上开采出来的,但地球本身并不会形成黄金,地球上的黄金其实来自于地球形成之前,来自于几十亿年前宇宙深处的星辰发生毁灭性爆炸。可以说,当我们把黄金拿在手上时,其实就是见证了一场跨越亿万年时空的宇宙奇迹。
宇宙标准模型告诉我们,在138亿年前,宇宙大爆炸后的最初三分钟,宇宙形成了两种最主要元素,一种就是第1号元素氢,另一种就是第二号元素氦,两者各自占宇宙物质的比例分别约为75%和25%,其他元素几乎可以忽略不计。
后来,宇宙中的氢和氦聚集在一起,发生引力坍缩,从而产生了恒星。在恒星的核心深处,极高的温度和压力,迫使氢原子核发生聚变反应,由此形成更重的元素。恒星的质量越高,核心发生的核聚变反应越剧烈,就能形成越重的元素。
然而,恒星并不会产生元素周期表中所有的元素。这是因为当恒星的核心形成第26号元素铁之后,再继续核聚变反应,所产生的能量会小于消耗的能量,这样恒星的核聚变就无法维持。
在大质量恒星的演化末期,由于失去了核聚变所产生的强大辐射压,无法对抗自身巨大的引力,其核心就会发生强烈的引力坍缩,形成致密的中子星,乃至黑洞。而恒星的外层则会发生极其强烈的超新星爆发,短时间内就能释放出太阳在100亿年里所能产生的能量总和。在此过程中,通过快中子捕获过程,可以形成金、铂等更重的元素。
近年来的研究显示,黄金最主要的来源并非是超新星爆发,而是两颗中子星之间发生的剧烈碰撞。2017年,天文学家第一次探测了双中子星碰撞所释放出的引力波。在此次灾难性的宇宙碰撞过程中,通过快中子捕获过程,产生了至少180万亿亿吨重的黄金,这相当于地球质量的3倍。
总之,超新星爆发、中子星碰撞创造出了黄金。在太阳系诞生之前,也就是46亿年之前,银河系中曾经发生过这些剧烈的星辰爆炸事件,由此产生的黄金被抛射到空间中,其中一部分进入到了原始太阳星云中。
在引力的作用下,原始太阳星云坍缩形成了太阳、行星以及数量庞大的小行星。也正因为如此,地球从形成之初就携带着黄金。但由于金的密度非常高,它们大都会沉入地球深处,仅有极少部分会随着地球内部活动而来到地壳。
事实上,地壳中储藏的黄金更多的是来自于晚期重轰炸期,距今已有40亿年的时间。那时,太阳系还相对比较拥挤,小行星的数量极多,它们大量撞击地球,从而为地球带来了黄金。事实上,在如今的太阳系中,仍然还有一些富含黄金的小行星,比如灵神星。
经过数十亿年的地质作用,一些黄金富集形成金矿脉,人类得以从中开采出黄金。当你下次拿起一块黄金,你要知道,它来自至少几十亿年前的星辰毁灭,其实你就成为了宇宙奇迹的见证者。