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金子从哪里来?

已有 3415 次阅读 2014-8-16 21:55 |个人分类:宇宙|系统分类:科普集锦| 化学, 宇宙, 太空, 地质学, 星球

春去秋来,寒来暑往,又是一个秋天,树叶都黄了。澳大利亚的一些树木正在叶子里聚集金子。对,没有错,就是那种让很多人垂涎欲滴的金属——黄金。但是,金子是怎么到树叶里面的呢?这得从宇宙大爆炸,星系,细菌,地震,和很多与地质方面相关的科学说起。

地球上所有开采出来的黄金大概能装进一个边长21米的立方体。做为贵重金属,一公斤黄金大概要36万人民币。现今,约半数的黄金用于珠宝首饰,40%用于金融投资,剩下的约10%用在工业领域。

黄金有很多美妙的特性。首先,它很软,能被很容易的加工成首饰。其次,它有很好的反热性能,因此金薄有时会用在窗户上。另外,它是电的良导体并且极具惰性,因此用在电路上不会被腐蚀。因为它的惰性如此之强,古代的——几千年以前——人能在地上捡到自然的金块,虽然它们已经露出地表成千上万年,但依然闪闪发光。但是这些金子究竟从何而来呢?

时间要追溯到宇宙大爆炸时期,那是138亿年前。刚开始,世界炙热一片,所有的一切东西都以能量的形式存在,无所谓物质。随着宇宙的膨胀和冷却,第一批粒子凝聚诞生了。其中,大约90%是氢原子,10%是氦原子,和其他极少的一部分较轻的原子。这个时期,宇宙中根本就没有黄金。

大爆炸的几千万年后,第一批恒星伴随着猛烈的核爆炸被弹射出去。这些核爆炸迫使较轻的元素聚集在一起形成稍重的元素,并通过核反应释放大量能量。渐渐的,这些早期的恒星开始产生诸如碳,氮,氧这些较重的元素——沿着元素周期表直到铁。但宇宙中仍然没有金元素。

当那些较轻的元素在早期的恒星中燃烧殆尽,较重的元素也开始燃烧。直到当恒星开始燃烧硅元素而生成铁时,恒星再次发生爆炸形成超新星——恒星“暴死”,并在很短的时间内放出大量能量,这些能量可以与这个恒星所在星系所有类似恒星所释放的能量相媲美。

在这次恒星暴亡的过程中,金原子第一次出现了,并随着爆炸和其他碎片一起被抛射到宇宙中。另外,在中子星的碰撞过程中也可能产生金元素。

随着时间的推移,这些因超新星爆炸而产生的成群的气体和尘埃——星云——因万有引力的作用而聚积在一起,我们形象的称之为“恒星孕育场”。太阳系就诞生在这样一个“孕育场”。

一旦某一部分星云变得更加致密,它的重力就会俘获较远的星云。

大概在46亿年前,一团球状星云逐渐演化成了一个低速旋转的盘状星云。这应该就是我们最初的太阳系。约1万年后,这个盘状星云渐渐分离出许多10公里见方的块状星云,也就是小行星体。

在接下来的大概10到100万年里,这些小行星体碰撞、聚积,形成月亮至火星大小的小行星。又过了1千万到1亿年,更大的行星形成了,包括地球。地球的形成大概花了3千万年。

但是,大部分星云还是积聚在盘状星云的中心,形成了太阳。当积聚的物质越来越多,太阳中心的温度也急剧升高,直至发生核聚变反应。核爆炸和盘状星云中心骤热的太阳将周围的星云推射出去,太阳系就此诞生了。

早期的地球可能没有现在的固体地壳,而由融化的岩浆覆盖,而成由岩浆注满的海洋。重金属融化、下沉,而成富铁的地心。而地心的黄金足够给地球镀一层半米厚的金壳。

但是,如果重金属都沉到地心了,我们为什么在近地表的地方也能找到黄金呢?它又是如何跑到澳大利亚的桉树叶中去的呢?请听下回分解。

 

原著:Dr Karl Kruszelnicki

原著地址:http://www.abc.net.au/science/articles/2013/12/03/3903924.htm 

本译文同时在我的新浪博客天涯博客科学网博客发表。

 

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