研究稱地球黃金全部為中子星碰撞爆炸物

新浪科技訊 北京時間7月19日消息，據美國《華盛頓郵報》報導，金，化學元素周期表中的第79號元素，符號Au，地球上最廣受歡迎的貴金屬。科學家們認為，這種美麗金屬的起源可能是一種罕見而劇烈的爆炸事件。

長期以來，科學家們都認為元素周期表上的重元素，如金，鉑，鉛和鈾等，都起源於宇宙中超新星的爆發。然而近期的一項研究給出了一種不同的可能性，研究人員指出，這些重元素的起源可能是一種更加狂暴而罕見的機制：密度超高的中子星之間發生的相撞。

有一點是毫無疑問的，那就是地球上的元素來源於宇宙。以我們身體內的碳和氧為例，它們是在恆星內部的超高溫高壓環境下形成的。當恆星衰亡並發生超新星爆發時，這些元素便被拋灑進入宇宙空間之中。因此，正如已故著名的天文學家卡爾·薩根所說的那樣：我們是由星星的物質組成的。

新的機制

而現在，有關這一問題的解釋又有了新的進展，一項研究認為金和其它重元素並非來自超新星爆發過程，而是中子星之間的相撞。艾多·貝格(Edo Berger)是提出這一新理論的首席研究者，來自美國哈佛-史密松天體物理中心。他說：“我們是由星星的物質組成的，而我們所用的首飾則是星星相撞的物。”

中子星是恆星衰亡並發生超新星爆發之后殘留的遺骸，其密度極高。直徑可能僅有數百公里的一顆中子星，其質量可以和太陽一樣甚至更高。這是因為在驚人的重力作用下，所有的一切都被壓垮，甚至連原子都已經被破壞，所有的物質都被壓進了原子核。在地球上，如果你拿一勺中子星物質，那麼這一勺子物質的重量將達到50億噸。

大部分中子星都孓然一身，然而也有極罕見的情況下，會有兩顆中子星組成雙星系統。它們可以在一起相互繞轉數十億年，但是在這一過程中會逐漸相互靠近，這是愛因斯坦廣義相對論中早已預言的情景。直到有一天，這兩顆中子星終於陷入毀滅性的相撞。

這種情形即便從星系尺度上來說也是非常罕見的。據估計，在整個銀河系中擁有數千億顆恆星，但是類似這種案例大約每10萬年才可能發生一次。然而宇宙是廣闊的，其中包含數以千億計的星系，因此當天文學家們進行巡天觀測時總會觀測到一些這類事件。其中之一便是今年6月3日的那一起，在這一天，美國宇航局的雨燕空間探測器在距離地球39億光年外獅子座方向的一個遙遠星系中觀測到一次短促的伽馬射線暴(GRB)。

跟進觀測

這次爆發僅僅持續了0.2秒左右。天文學家們急忙調用位於南美洲智利境內的大型望遠鏡以及哈勃空間望遠鏡來對這片天區進行跟進觀測。他們在發生伽馬射線暴的區域上觀測到某個東西在發光。在將觀測的結果與理論模型進行對比之后，科學家們得到結論認為這是大量重金屬元素形成之后生的放射性輝光，這些重元素是在一次中子星的撞擊事件中生的。[NT:PAGE=$]

這次觀測結果可以部分地幫助解釋瞬時伽馬射線暴的生原因。這種劇烈的爆發現象的亮度在短時間內甚至可以超越其所在的整個星系。盡管中子星的相撞作為瞬時伽馬射線暴來源的機制此前便已經有研究者提出，然而這次是首次獲得直接的觀測證據。正如貝格所說：“我們逮了個正。”

組成雙星的兩顆中子星可以相互繞轉數十億年，最終發生相撞。貝格說，這時候就會發生一系列有趣的事情。其中大部分物質將會發生進一步塌縮，形成黑洞，而另外一部分物質會被拋入太空。這些物質中富含中子，這樣便會形成原子量越來越大的元素，這就像是汽車擋泥板上不斷累積的泥漿一樣。

丹尼爾·卡森(Daniel Kasen)來自美國加州大學伯克利分校，是一名天體物理學家。他說：“你需要很多中子並將它們射向那些‘種子核子’，才能合成那麼重的元素，比如金，鉛，或者鉑。”

數量驚人的貴金屬

在這類撞擊爆炸事件過程中將會生數量驚人的重元素。卡森對6月3日的事件做了粗略的估算，結論認為這次事件中大約生了相當於20倍地球質量的黃金。卡森開玩笑說，這一數量足以裝滿100萬億個油桶。而如果你對黃金不感冒而是更加喜歡鉑金的話，沒關係，這次撞擊事件中所生的鉑金數量甚至還要比生的黃金多7倍。卡森說：“我傾向於將這種爆炸事件命名為‘blingnova’(類似英語中超新星‘supernova’。這裏Bling意為珠寶首飾——編譯者注)，因為實際上我們所看到的便是好多閃亮的寶藏。”

但是問題依舊：這是否意味黃金和其它金屬實際上無法在超新星爆發機制下形成？貝格的計算認為，中子星相撞機制可以完全解釋宇宙中金元素的豐度。在周三召開的一次新聞發布會上，卡森在被問及這一問題時這樣回應，他說他目前還無法就此排除超新星爆發機制下可以形成部分黃金的可能性。但是他也表示“實際上並沒有必要再去設想第二種機制。”

然而別高興的太早，這些形成的金元素要最后變成在你手中的黃金首飾之前還要經過漫長的過程。首先這些金元素都是以原子形態存在於宇宙空間之中，它們必須被宇宙間的塵埃氣體雲團吸附，並等待這一氣體塵埃雲團在重力塌縮作用下逐漸收縮形成一個類似太陽系的行星系。

在地球歷史早期，含有金元素的小行星不斷撞擊原始地球。在長達數十億年的時間內，地球的地質作用讓分散的金元素逐漸積聚，終於形成塊狀或粒狀的純金。金元素化學性質不活潑，几乎不與其他元素髮生反應。

羅伯特·哈岑(Robert Hazen)是華盛頓卡內基研究院的一名礦物學家，他說：“這是一種分餾過程，這是行星生的作用。”在地球的元素組成中金元素含量是很低的——在地殼中豐度約為十億分之一。哈岑表示，地球上大部分的黃金都位於地核之中，甚至還有一種觀點認為在地球內核的最深處有一部分區域是完全由純金組成的。所以，地球擁有一個黃金的內心嗎？到目前為止這還是一種理論，科學家們還無法予以證明。(晨風)