黃金是如何誕生的?
黃金不能通過普通的化學反應來產生,儘管鍊金術士們已經嘗試了幾個世紀。但要製造這種閃閃發光的金屬,你必須把79個質子和118個中子結合在一起,形成一個原子核。它誕生於強烈的核聚變反應。但這種強烈的核聚變發生的頻率並不高,至少這種核聚變沒有發生在附近,不足以製造出我們在地球和太陽系其他地方發現的巨大黃金寶藏。一項新的研究發現,最常見的金的理論來源——中子星之間的碰撞——也不能解釋金的豐富度。中子星碰撞通過短暫地將質子和中子碰撞成原子核,然後將這些新束縛的重原子核噴向太空,從而製造出黃金。那麼黃金從哪裡來?還有一些其他的可能性,包括超新星,它的強度非常高,可以把一顆恆星翻轉過來。
黃金可以被製造出來嗎?
現代科學技術已證明,在巨型粒子加速器中,用超高速的質子、中子、氘核、a粒子等「粒子炮彈」去轟擊原子,原子可被擊破,其後,質子、中子和電子便可以重新組合成新的原子。1941年,人類數千年來的「人造黃金」夢終於變成了現實。美國哈佛大學的班布裡奇博士及其助手,利用「慢中子技術」成功地將比金原子序數大1的汞變成了金。1980年,美國勞倫斯伯克利研究所的研究人員、又一次把83號元素鉍轉變成了金。他們把鉍置入高能加速器中,用近乎光速的粒子去轟擊鉍的原子核,結果4個質子破核而出,剩下了79個質於,鉍原子的結構便發生了相應的突變,一躍而成為金原子。目前黃金可以在實驗室中被製造出來,但是這樣製造出的黃金,若僅僅按照黃金的價值來看,它是得不償失的,當然我們明白,科學家製造金,是出於科學研究的目的,並不是為了獲得金。
科學家對於宇宙中黃金豐富度的困惑
英國天體物理學Chiaki說,普通的超新星無法解釋宇宙中的黃金,因為恆星的質量足以在死亡前熔化黃金,而這些恆星在爆炸時會變成黑洞。而且,在普通的超新星中,黃金會被吸入黑洞。
那麼那些奇怪的恆星翻轉超新星呢?這種類型的恆星爆炸,即所謂的磁旋轉超新星,是「一種非常罕見的超新星,旋轉速度非常快。
在磁旋轉超新星過程中,一顆垂死的恆星自轉得如此之快,並被如此強的磁場所破壞,以至於在爆炸時它會把自己翻出來。當它死去時,它向太空噴射出熾熱的物質。由於這顆恆星是由內而外的,它的噴流中充滿了金原子核。熔合黃金的恆星是罕見的。熔合黃金然後像這樣噴向太空的恆星更為罕見。
但是,Chiaki和她的同事們發現,即使中子星加上磁旋轉超新星,也不能解釋地球蘊藏的大量黃金。她說,過去的研究是正確的,中子星碰撞會釋放出大量的黃金。但這些研究並沒有解釋這些碰撞的罕見性。很難精確估計微小中子星撞擊在一起的頻率,它們本身就是遠古超新星的超密集殘留物。但這情況非常不常見,科學家只見過這種情況發生過一次。Chiaki和她的同事發現,即使是粗略的估計,它們的碰撞頻率也不足以產生太陽系中所有的黃金。
「這個問題有兩個階段,」她說第一,中子星合併是不夠的。第二:即使有了第二個來源,我們仍然無法解釋觀察到的如此豐富的黃金含量。」
Chiaki和她的同事們將他們的研究發表在了9月15日《天體物理雜誌》上。他們呈現了大量詳實的數據,並將其插入到星系如何演化和產生新化學物質的可靠模型中。
利用這種方法,Chiaki能夠解釋原子的形成,輕如碳12(6個質子和6個中子),重如鈾238(92個質子和146個中子)。基於模型,很多元素都被數學計算了出來。
例如,中子星碰撞在他們的模型中產生了鍶。科學家們在太空中直接觀測到的一顆恆星碰撞後觀測到的鍶。磁旋轉超新星確實解釋了銪在他們的模型中的存在,這是另一個在過去被證明很難解釋的原子。但黃金仍是個謎。
破解黃金的身世來源,科學還有很多工作要做
Chiaki說,科學家們不知道的一些宇宙機制,它們一定製造了黃金。或者,中子星碰撞產生的黃金可能比現有模型顯示的要多。不管是哪種情況,天體物理學家們要想解釋清楚,這些金光閃閃的黃金從何而來,他們還有很多工作要做,而一旦他們發現了黃金的身世來源,那鎖定宇宙中的黃金所在,繼而有序開發在未來都有可能實現,屆時,黃金將從「貴族」變為「庶民」,黃金也不再那麼值錢。