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黃金和鐵都在超新星爆發(fā)中形成,,為什么鐵那么多,黃金那么少,?

 星辰大海種花家 2020-01-10

最近地球上最不靠譜先生和中東大國扛上了,,導(dǎo)致黃金和石油價格飆升,當然對于期貨炒家來說無論漲跌都能賺到,,關(guān)鍵在于誰能洞察先機,!不過無論咋個漲跌,肯定不會有人認為鐵比黃金珍貴,,畢竟物以稀為貴嘛,,但問題是黃金和鐵都是金屬,為什么黃金就比鐵珍貴了呢,?會有可能會出現(xiàn)黃金比鐵多的可能嘛,?

黃金是怎么來的?都是金屬,為什么黃金就非得比鐵貴,?

黃金是怎么來的,?

其實這得從元素說起,因為黃金并不能憑空產(chǎn)生,,它需要有一個過程,,而最后還必須來一個涅磐重生的的經(jīng)歷,下面簡單來說說黃金是怎么來的,!

  • 元素之間區(qū)分的標準是什么,?

在了解黃金來歷之前,我們先來區(qū)分下什么才是元素區(qū)分的標準,!道爾頓曾經(jīng)認為原子是物質(zhì)不可分割的最小單位,,但后來湯姆遜發(fā)現(xiàn)了電子,因此提出了原子的葡萄干布丁模型,!1909年盧瑟福在驗證湯姆遜的原子模型時卻發(fā)現(xiàn)α粒子大都穿過了金箔,,只有極少數(shù)α粒子被反射回來,還有部分偏離,,因此發(fā)現(xiàn)了巨大的原子內(nèi)部有一個小小的原子核存在,!因此提出了盧瑟福的原子模型。

黃金是怎么來的,?都是金屬,,為什么黃金就非得比鐵貴?

到了1917年盧瑟福做實驗時候發(fā)現(xiàn)用α粒子撞擊氮原子核能崩出氫原子核,,因此盧瑟福認為氫原子核是氮原子核的基礎(chǔ)材料,,得以發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的存在!質(zhì)子發(fā)現(xiàn)后,,因為原子量和原子序號的差異,,盧瑟福猜測有一種中性粒子存在,1932年盧瑟福的學(xué)生查德威克發(fā)現(xiàn)了中子,!

黃金是怎么來的,?都是金屬,為什么黃金就非得比鐵貴,?

這元素周期表不錯,,還有各層電子數(shù)

元素的三大組成:質(zhì)子、中子和電子都已經(jīng)齊備了,,質(zhì)子數(shù)決定了原子序號,,質(zhì)子和中子則決定了原子量,而電子則能在很大程度上決定它的化學(xué)屬性,,因此我們就知道了各種元素不過是這些原料搭積木一樣構(gòu)成了不同的元素,,從元素周期表上就可以看出各種元素的差異,!

  • 這個積木是如何搭建起來的?

將質(zhì)子中子湊一起不就可以了么,?其實這很難,,因為宇宙大爆炸誕生豐度最高的是氫元素,因此物質(zhì)大都是從氫元素開始演化的,,但氫元素中最多的元素比如氕和氕一起聚變時卻不是變成氦,而是氘,,因為一個質(zhì)子會轉(zhuǎn)換成中子,,而這個過程卻要吸收能量,因此當愛丁頓提出太陽上最初核聚變的這個方案后,,卻遭遇了太陽溫度不足的問題,,后來伽莫夫推導(dǎo)出了能夠庫侖障壁的量子力學(xué)公式時,太陽的發(fā)光才明證言順,。

黃金是怎么來的,?都是金屬,為什么黃金就非得比鐵貴,?

質(zhì)子-質(zhì)子鏈反應(yīng)

然后物質(zhì)的誕生就進入了快車道,,因為條件都具備了,高溫和高壓讓質(zhì)子之間突破了庫倫斥力達到了強作用力的范圍,,與質(zhì)子結(jié)合,,或者與中子與質(zhì)子的組合結(jié)合,形成了更重的元素,!以下就是元素誕生的大致順序,,當然并非這么簡單,但大致上是朝著這個方向前進的,!

氦-4 → 鈹-8 → 碳-12 → 氧-16 → 氖-20 → 鎂-24 → 硅–28 → 硫–32 → 氬–36 → 鈣–40 → 鈦–44 → 鉻–48 → 鐵–52 → 鎳–56

質(zhì)子聚變的終點是鐵,,當然上文說是鎳,但鎳56會衰變會鐵52,,因此說鐵是最終聚變元素并沒有錯,。

  • 慢中子捕獲(S過程)

元素從序號一級級往上爬,也不只是質(zhì)子聚變這一條路,,它還可以通過中子捕獲完成,,中子被原子核捕獲多了后非常不穩(wěn)定,其中會有中子衰變,,釋放出一個反中微子和電子后變?yōu)橘|(zhì)子,,元素序號+1,變成更重的元素,,當然這會在紅巨星內(nèi)部發(fā)生,,而且這個過程一直會持續(xù)發(fā)生,,不過這個效率卻非常慢,但好在是大部分低質(zhì)量的紅巨星階段也夠久,,因此它貢獻的比鐵重的元素約占整個恒星生涯中重元素的一半,!

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中子捕獲過程

  • 快中子捕獲(R過程)

其實快中子捕獲過程和慢中子一樣,唯一的不同它只發(fā)生在超新星爆發(fā)的超強中子流中,,而且它需要鐵核作為基底元素,,這個過程不過數(shù)秒,但產(chǎn)生了另一半重元素,!

快中子捕獲生成黃金

鐵以后的元素都是這種中子捕獲的方式誕生的,,所謂的不同就是超新星爆發(fā)過程中時間并不足以誕生足夠多的重元素,比如鈾元素比例就極低,,當然黃金這類重元素的比例也極低,!但仍然會有,因為R過程快速捕獲中子再衰變過程是不可預(yù)測的,,只要時間足夠,,它可以生成任何穩(wěn)定元素,只要有足夠的中子和足夠的時間,,但越重的元素顯然需要的時間會更久,,可惜超新星時間顯然不不太夠!

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超新星和中子星合并生成黃金

還有另一種生成黃金的途徑,,那就是中子星合并時的快中子捕獲過程,,顯然中子星合并時會有強大的潮汐引力出現(xiàn),導(dǎo)致這兩顆中子星會形成一個長長的尾巴,,而且碰撞過程中也會噴射大量的中子星物質(zhì),,這些彌漫的中子星物質(zhì)是不穩(wěn)定的,超重中子質(zhì)子組成的重核(兩者比例10:1)的中子會衰變,,至于衰變成什么元素只有鬼知道,,湊巧那一堆組合衰變到哪個穩(wěn)定了那就是哪個!不過金和鉑元素的比例要比超新星高出N個數(shù)量級,!

黃金是怎么來的,?都是金屬,為什么黃金就非得比鐵貴,?

假如超新星能形成月球大小的黃金的話,,那么中子星合并能形成木星一樣大的黃金,!

黃金的優(yōu)良性能

金的首飾價值就不說了哈,這個大家都知道,!黃金的化學(xué)性能和導(dǎo)電性能十分優(yōu)良,,所以穩(wěn)定性要求極高的場合,黃金是少不了的,,比如現(xiàn)代IT產(chǎn)業(yè)中的CPU和IC中的黃金含量可是不少的,,還有各種接插件的鍍金層,比如你家里用的水晶頭和RJ45模塊,,除非是假冒貨,,必定有鍍金層,假如沒有黃金,,估計現(xiàn)代IT設(shè)備的性能要下降多少個數(shù)量級!

黃金是怎么來的,?都是金屬,,為什么黃金就非得比鐵貴?

黃金的化學(xué)穩(wěn)定性穩(wěn)定,,因此它很難在各種酸性溶液中被溶解,,除了王水!這是它作為首飾一個重要原因,,另一個大家也知道,,黃金這種稀有金屬曾經(jīng)成了為美元背書的金本位,當然布雷頓森體系崩潰后美元不再和黃金掛鉤,,所以現(xiàn)在的美元印瘋了也沒人管,,只要美國政府以停擺為威脅,讓美聯(lián)儲超發(fā)即可,!但買單的卻是全世界人民哈,,各位你們都為美國做貢獻了,美國人民感謝你,!

黃金是怎么來的,?都是金屬,為什么黃金就非得比鐵貴,?

當然鐵也很重要,,全世界能沒有黃金,但真不能沒鐵,,沒有黃金,,我們的IT產(chǎn)業(yè)完了,首飾產(chǎn)業(yè)完了,,電氣化產(chǎn)業(yè)影響一大半.......但沒了鐵,,估計大家出行要靠馬車了,,住房子得木結(jié)構(gòu)啦,跨洋過海要靠帆船啦.......

但很明顯,,我們不會在家里儲備鐵,,更不會在脖子上掛上鐵鏈,因為它不是拿來裝飾的,!

黃金有可能比鐵多嗎,?

恒星內(nèi)核最終形成的元素是鐵,因此宇宙中元素是鐵含量最高,?但其實并不是,,因為有幾個原因,其一是紅矮星和黃矮星無法演變到到鐵元素,,其二是是能演變到鐵元素的恒星只有內(nèi)核是鐵元素,,而且內(nèi)核只占整顆恒星一部分,而洋蔥結(jié)構(gòu)的恒星,,各個部分占比遠比內(nèi)核的鐵核要大,!

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恒星內(nèi)核結(jié)構(gòu)示意圖

所以現(xiàn)代宇宙發(fā)展上預(yù)言的理論元素最終是鐵(重元素會衰變),在現(xiàn)代宇宙發(fā)展階段鐵元素僅僅排名第六名而已,,當然黃金就不知道排到第幾名去了,!那么為什么又說中子星合并能產(chǎn)生木星大的黃金么?

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鐵元素排第六名

但很可惜中子星合并的機會是很少的,,盡管LIGO和VIRGO發(fā)現(xiàn)的引力波中中子星合并比例挺高,,但事實上超新星發(fā)現(xiàn)的頻率則更高,所以總的來說,,中子星合并還是因為機會太少,,所以地球上黃金才那么稀有!

黃金是怎么來的,?都是金屬,,為什么黃金就非得比鐵貴?

地殼中元素的豐度

地殼中元素比例中看起來像黃金與鉑金這些元素也不少,,但請注意左邊的坐標是指數(shù)級下降的,,所以黃金在地殼中的含量大約只有6×10^-4 ppm,而鐵則是0.11%,,兩者不知道差了多少個數(shù)量級,!但即使如此黃金也有60萬億噸,,但很可惜在根本無法開采的地球深處,比如前蘇聯(lián)科拉深鉆孔在10千米的位置就發(fā)現(xiàn)了黃金含量很高的地層,,但人類極限開采的南非姆波尼格金礦也不過4000米左右,,所以對于這樣的寶藏,只能垂涎三尺,!

  • 黃金永遠都不可能比鐵多,,但鉆石可能會超級多!

黃金的形成都是在超新星爆發(fā)和中子星合并這種天文級別的能量釋放事件中發(fā)生的,,所以它的初始狀態(tài)始終都是彌散而且和其他元素混雜的,,因此宇宙中可能存在黃金星,但有可能存在黃金比例比較高的星星,,比如中子星爆炸后的塵埃云坍縮的天體,,如果可能的話,這些天體重元素比例極高,,貴金屬比例就爽的不要不要了,!

黃金是怎么來的?都是金屬,,為什么黃金就非得比鐵貴?

而鉆石星則是有成因的,,因為一些質(zhì)量比較小的恒星,,比如太陽它未來的最終的歸屬是碳氧白矮星,因為氧燃燒需要更高的溫度,,因此到碳氧內(nèi)核后再無法繼續(xù)燃燒,,強大引力壓縮下會坍縮成電子簡并力支撐的碳氧白矮星,因此在這種白矮星上碳的比例是極高的,,有人將其稱為鉆石星,,但這中簡并力支撐的碳單質(zhì)并不能形成鉆石,也許要讓大家失望了,,那么就叫碳星吧,,可惜大家只對鉆石感興趣,誰喜歡黑不溜秋的碳呢,!

黃金是怎么來的,?都是金屬,為什么黃金就非得比鐵貴,?

巨蟹座55e

據(jù)說真正的鉆石星是巨蟹座55e,,這顆圍繞著類日恒星巨蟹座55A的系外行星大小和海王星差不多,它可能是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最大固態(tài)行星,,早先天文學(xué)家認為可能是一顆海洋星,,但經(jīng)過反復(fù)觀測后認為可能是一顆含碳量極高的行星,,因此天文學(xué)家猜測其內(nèi)部肯定形成了大量的鉆石,因為這個壓力足夠高,!

不過各位不必狂喜,,一來巨蟹座55e很遠,大約超過40光年,,二來人類已經(jīng)可以工業(yè)化生產(chǎn)鉆石,,所以現(xiàn)在去買鉆石來保值的朋友可得掂量掂量,當然土豪不在此列,!

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