地球上的黄金是怎么来的？弄懂原理一起“挖金”去！

黄金是由原子序号为 79（即原子核里有 79 个质子）的金元素所构成的金属单质。它拥有美丽的金黄色泽，并且几乎不会与其他的任何元素发生化学反应。由于含量稀少，加上化学性质稳定，黄金在历史上常被当作法定货币，并被视为财富的象征。

这些黄金到底是怎么来的呢？

源于超新星爆发。关于超新星爆发，其中一种情况就是所谓的“大质量恒星坍缩”：在大质量恒星死后的塌缩过程中，强大的引力把电子压进了原子核的内部，从而与质子结合形成中子；这个恒星“中子化”的过程，会制造一场中微子大爆炸，把恒星外层物质全部炸飞，从而形成超新星爆发。恒星“中子化”以后，恒星内部就变成了中子的“汪洋大海”。因为中子不带电，所以很容易掉进恒星中心的铁原子核。换句话说，铁原子核可以通过不断俘获中子的办法，增加原子核中的核子数目；而与此同时，一部分被俘获的中子又会在原子核内部发生衰变，然后再度变回质子。这意味着，铁原子核内的质子数和中子数都会增加，从而变成一种更重的元素。靠这种“俘获中子”的方法，铁元素就可以突破无法聚变成更重元素的瓶颈，从而产生包括金和银在内的所有重金属元素。“中子俘获”过程所产生的黄金，会随着不断膨胀的超新星遗迹向外扩散，并融入星际介质。星际介质又可以形成新的恒星和行星（比如我们的太阳系及其八大行星）。在这一过程中，星际介质中的黄金就被带到了地球。很长一段时间，人们都认为超新星爆发是产生黄金的唯一途径。但在 20 世纪 90 年代，通过计算机模拟，天文学家们发现了一个相当严重的问题：超新星爆发其实是一件很困难的事情。

超新星爆发是恒星“中子化”过程产生的中微子爆炸把恒星外层物质炸开的结果。但天文学家研究发现，绝大多数的情况下，中微子爆炸不足以把恒星外层物质炸开。这样一来，就不会再有超新星爆发的现象；大质量恒星就会直接塌缩成一个黑洞，然后悄无声息地从夜空中消失。这就是“失败的超新星”。而“失败的超新星”，就无法产生黄金了。由于“失败的超新星”的存在，超新星爆发就不足以产生宇宙中所有的黄金了。根据天文学家的估算，超新星爆发产生的黄金只占宇宙中黄金总量的 10%。那么剩下的 90% 的黄金，又是怎么来的呢？

源于双中子星并合。早在 20 世纪 70 年代，美国天文学家拉蒂默和施拉姆就找到了这个问题的关键线索，也就是两个中子星的并合。两个中子星发生碰撞然后合并在一起的过程中，将会向外甩出一部分中子星的物质。这些被甩出的中子星物质能在高温下发出大量的电磁波，从而让自身的亮度大增。尽管远远逊于超新星，但它的亮度依然能达到普通新星的 1000 倍（大概相当于太阳亮度的几千万倍）。因此，人们就把它称为“千新星”。

拉蒂默和施拉姆发现，在双中子星并合的过程中，同样可以发生“中子俘获”现象。被甩出去的那部分中子星物质里含有很多铁元素。这样一来，铁原子核就可以不断地捕获中子，从而制造出包括金在内的所有重元素。而与超新星爆发不同的是，双中子星并合的时候没有任何外层物质的阻拦，根本没有失败的可能。因此，双中子星并合就能产生比超新星爆发更多的黄金。几十年来，人类一直没有观测到双中子星并合产生的千新星，因而无法验证这个理论是否正确。这种状况，在 2017 年 8 月 17 日发生了彻底的改变。2017 年 8 月 17 日，天文学界出现了一场狂欢，在那天的 12 点 41 分（协调世界时），费米太空望远镜向地面发送了一条简讯，说它刚刚探测到了一个来自宇宙深处的伽马射线暴。短短 6 分钟之后，LIGO 也传来消息，说它在刚刚提到的伽马射线暴差不多的时刻，也探测到了一次引力波爆发事件。不仅如此，LIGO 还确定了这个引力波源所处的大致范围，并在 13 点 21 分把这个消息发送给了世界各地的望远镜控制中心。全世界的望远镜都在同一时间指向了同一方向，并真的在与地球相距 1.3 亿光年的 NGC 4993 星系中，发现了一颗双中子星并合所产生的千新星。

全世界的天文学家都沸腾了，这是人类历史上首次观测到一个天体同时发出电磁波和引力波，这个发现开启了多信使天文学的新时代。这个发现也验证了双中子星并合会产生黄金的理论。根据天文学家的估算，这次的双中子星并合事件大概能产 1.8×10的24次方 吨的黄金，大概相当于 300个地球的总质量。不知道这么多的黄金，最终会落入谁的口袋。