地球上的金子從哪來?

石秀芝



隨著科技的進步,大家的日常生活也越來越離不開黃金,比如像手機這類的電子產品就需要使用到黃金,工藝的進步也很大的豐富了金飾的款式。

平常大家看到的都是已經加工好的純度很高的黃金,那自然界的黃金是怎麼樣的?黃金又是從哪來的呢?

1自然狀態下的黃金

黃金是不能被人工合成的天然產物,在自然界中以單質的形式存在。

一般從礦山或河底沖積層開採的沒有經過熔化提煉的黃金叫做生金,與之相對的就是熟金啦。

先來說說生金,生金分為礦金和沙金兩種。

礦金是指產於礦山、金礦,常和石英一起夾在岩石的縫隙中。礦金大多會和其他金屬伴生,常見的有銀、鉑、鋅等金屬,在這些金屬沒有被提出前的叫合質金。不同的礦山產出的礦金所含的其他金屬不同,成色也會不一樣,一般在50%~90%之間。

沙金是產出自河流底層或低窪地帶,和石沙混在一起,經過淘洗出來的黃金。沙金起源於礦山,金礦石露出地面,經過風吹雨打,岩石北風化而崩裂,金便脫離礦脈伴隨泥沙順水而下,自然沉澱在石沙中,在河流底層或砂石下面沉積為含金層,從而形成沙金。

瞭解了生金,熟金就很好理解了。

熟金是生金經過冶煉、提純後的黃金。純度較高,有的可以直接用於工業生產。

常見的熟金有金條、塊、錠和各種不同的飾品、器皿、金幣以及工業用的金絲、片、板等。根據成色的高低分為純金、赤金、色金3種。按含金量不同分為清色金、混色金、k金。

2黃金從哪來?


現在地球上絕大多數的黃金,都是億萬年前中子星碰撞拋射過來的。

在去年10月,科學家第一次監測到了一例雙中子星併合現象,而這樣一次中子星相撞,大概能產生300個地球那麼重的黃金!地球上絕大多數的黃金,都是億萬年前中子星碰撞拋射過來的。


具體這個黃金是怎麼產生的呢?

簡單來說就是,宇宙本來有質子和中子,它們自發地變成了氫、氦和鋰,恆星的誕生可以讓這3個元素聚變並釋放能量,這個程度的能量可以產生鐵;鐵需要在極端環境下投入巨大能量做出更重的東西,比如向裡面死命扔中子,中子多了一部分就會衰變成質子,當扔的速度足夠快,且快於衰變的速度,這時候就形成了金這種級別的重元素,否則就能只能得到類似鉛這類的重金屬。

中子星是宇宙內密度最大的東西,一顆典型的中子星直徑只有大約20千米,但卻有兩個太陽那麼重。

當這些取之不盡的中子噴射出來撞到鐵之類的原子的話,就會產生非常非常多的金子,甚至能產生更重的元素,比如核裂變中至關重要的鈾和鈈。

產生出的黃金在中子星合併碰撞後,會有很大一部分被拋散在宇宙中,變成下一代恆星及其行星的原材料。

所以地球上的黃金就是這麼來的~

03地球上有多少黃金?

根據世界黃金協會的數據顯示,歷史上各時期以來共開採黃金約190,040噸,大約是邊長約21米的純金正方體,其中:

金飾: 90,718噸,佔47.7%;

投資: 40,035噸,佔21.1%;

各國央行: 32,575噸,佔17.1%;

其他出產和未計入部分: 26,711噸,佔14.1%;

地下儲量: 54,000 噸。

2016年,中國黃金產量位列世界第一,約佔總產量的14%。世界上沒有一個地區占主導地位,在過去十年中,金礦產量的總體水平有顯著提高,但新發現的礦點越來越少,現有的黃金有2/3是在1950年後開採的,產量水平也越來越有限。


未解三分鐘


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


地球上的黃金來源於宇宙,金元素是太空劇烈活動時產生

即使是太陽這樣的恆星也無法產生黃金這樣的重元素。天文學家認為黃金的產生是超新星爆發和中子星碰撞等極端天文條件下才會生成的

當超新星爆發,或者中子星碰撞合併發生時,這些劇烈的天文活動下產生了特殊的物理條件比如極端的高溫高壓,這時,原子序數較小的元素,就有機會聚變成重元素,金元素就是這麼產生的。隨著這些劇烈的活動,所生成的黃金會被噴發或者拋射到宇宙中去。

在最近的中子星引力波觀察中,曾觀測到中子星碰撞後在宇宙中,如煙花般地釋放物質,其中有含有大量的黃金,鉑金等重金屬元素。這些被釋放出來的物質,在宇宙中飄蕩,不知道什麼時候沉積到地球表面,經過幾十億年的積累,就成了現在地球金礦的來源。

我們現在可以人工合成鑽石,但黃金確實不可再生的。雖然現在宇宙中時時刻刻有超新星在爆發,我們也不知道什麼時候還會有黃金來到地球。

但太空中很多小行星確實富含黃金等重金屬物質。在地球資源緊張的當下,最近幾十年內,到太空中尋找資源肯定是必然要實行的,對一些近地小行星的勘探和開採,也是很多太空計劃的重要組成部分。

最近幾十年內,我們應該可以看到這樣的景象,各種採礦飛船在地球附近忙碌的運輸,在小行星上會有大量人工智能機器人從事開採和勘測功能。

那時的金價不知道多少呢,還會有這麼多的大媽去炒黃金嗎?


量子實驗室


首先黃金是一種貴金屬,這種貴金屬非常的稀少,以至於人們從很早的時候,就將黃金賦予了貨幣的屬性,那麼黃金既然帶有一個金字,它肯定是由金元素組成的,但金元素又屬於重元素,而重元素的形成條件,地球上是肯定沒有的,所以答案就很清楚了,黃金的形成的原因,還是來源於宇宙當中。

其實我們這個宇宙在剛剛形成的時候,大多數的元素都是氫,當然還有一部分的氦,那麼其他的各種元素,都是在這兩種元素的基礎上,慢慢演化出來的,而演化的主體方式就是恆星,恆星之所以會發光發熱,是因為恆星的內部,在進行核聚變的反應,而核聚變正是將輕元素變成重元素的過程。

那麼一般來說,當一顆恆星聚變到鐵元素的時候,這顆恆星就走到了生命的盡頭,因為隨著時間推移,恆星內部的鐵元素會越來越多,而鐵元素又比較的特殊,它在自然的條件下,是無法繼續進行聚變的,因為鐵元素進行聚變反應的時候,不僅不會釋放能量,反而需要吸收能量才行。

所以當一顆恆星無法再釋放能量的時候,核聚變的反應就會逐漸的停止,恆星內部的鐵會越來越多,最終形成一個鐵核,這個時候恆星就會向內部進行收縮,但這些收縮的部分,終究會撞擊在恆星內部的鐵核上,然後形成劇烈的反彈,那麼這個時候,超新星爆發就出現了。

那麼由於超新星爆發產生了巨大的能量,導致了鐵可以繼續合成更重的元素,例如鈦,銅,鉛,以及銀和金等等,所以地球上的黃金,大概就是這麼出現的,超新星爆發會對外拋射出大量的物質,這些物質又慢慢的形成了其他的宇宙天體,這些天體就包括我們地球在內。

最後超新星在爆發之後,會形成兩個結果,一個是變成一顆中子星,另外一個就是變成黑洞,那麼這二者的區別就在於恆星的質量,如果一顆恆星的質量大於太陽的25倍以上,這顆恆星最後就可能變成一顆黑洞,所以我們這個宇宙,就是這麼的神奇。


科學薛定諤的貓


地球上的金元素來自星星。

不管是沉甸甸的金條也好,閃閃發光的金項鍊也好,它們都含有金元素,金元素含量越高就越值錢,而這些金元素並不是在地球上製造的,而是由星星“變”出來的。

古代的時候有不少關於點金石和鍊金術的故事,現在我們知道了,要想把一種元素變成另一種,需要改變它的原子核,比如1個質子1箇中子組成了氫原子核,79個質子和118箇中子組成了金原子核。

宇宙中所有的重元素都是合成出來的,叫做核合成。

核合成的方法很多,有一種方法是一個原子核快速吸收一系列的中子並達到穩定狀態,於是新的元素被合成出來,比如金。

這一過程需要非常極端的物理條件,科學家最初提出一些超新星爆發可以提供這種極端條件,從而合成金元素。

現在,研究人員發現中子星合併也可以合成
大量金元素。

“大量"是什麼意思呢?最近發表的一項研究顯示*,去年八月那次著名的雙中子星合併事件可能產生了3-13個地球質量的金元素。假如一克黃金300元,1個地球質量大概是6千億億億克,那麼3個地球質量的金子就有540萬億億億元。

↓雙中子星合併的示意圖,圖自NASA↓

這些來自星星的金元素像塵埃一樣彌散在宇宙中,等待新的機會。

當時機成熟的時候,引力會把金和其他元素聚集到一起,形成恆星、行星、小行星、彗星等大大小小的天體。引力還會讓小天體(小行星、彗星等)飛向大的天體(比如行星、恆星),甚至撞到大天體上。

所以地球上的金元素,有一些是地球形成的時候就在裡面了,還有一些是撞到地球上的小天體所帶來的;不管哪一種,都是很早很早之前,由一些星星在極端物理條件下合成的。

*文獻請參考:http://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aaad67/meta

如果您有感想,請留言多指教。


喬小海


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


黃金應該來自宇宙黑洞噴流,或者超大質量恆星塌縮形成黑洞時、及在中子星、白矮星等天體的碰撞合併中產生,只有這種極端宇宙環境才能形成自然界存在的超重元素,比太陽大的天體爆炸塌縮時可以生成白矮星或中子星,不足以合成鐵系元素以上的重元素,因此黃金只能在更極端的宇宙環境中生成!


君山自在遊


不管是地球上的黃金,還是宇宙中其它星球上的黃金,都來源於超新星爆發。而人類觀測到的超新星爆發也沒幾次,因此黃金在宇宙中也不是特別多的。

恆星等超大質量星體因為引力極大,不斷地壓縮原子,原子核之間發生聚變反應。現代科學研究發現,核聚變在形成鐵之後,再發生聚變反應就需要吸收巨大的能量。恆星(質量8倍於太陽或以上的恆星)在聚變形成鐵後會變得不穩定,超新星爆發。


超新星爆發過程中釋放的能量能夠補充鐵核聚變所需的能量,於是比鐵更重的元素原子核就被製造了出來,並被超新星爆發的巨大推力送往周邊宇宙空間。因為引力的關係,宇宙中的塵埃、隕石等相互吸引,又形成新的天體,那些質量較大的原子也融進了各種星球。

因為生成條件比較苛刻,在宇宙中黃金也不算太多,超新星爆發目前人類也沒觀測到多少,比較著名的是SN1054,在宋朝就被我國的史官記錄了下來。不過科學家也在宇宙中觀測到幾乎全部由黃金構成的星球。黃燦燦的星球,簡直閃瞎眼。


來看世界呀


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。


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