宇宙奇观:地球上的黄金,竟来自疯狂的中子星“炼金术”?
有一则《太阳山》的寓言故事,说的是一家有两兄弟,老大富老二穷,有一天老二上山砍柴,休息时想到交不起老大的地租而发愁,这时飞来一只大鸟对他说,不用愁,我背你去太阳山,那里有很多金银珠宝,你捡些回来就改善生活了。
老二坐在大鸟背上很快到了太阳山,那里果然有满山的金银珠宝。老二随便拿了一小块金子就坐在大鸟背上回来了,大鸟问他为啥拿这么少,他说够了。
老二用金子换来的钱买了地,盖了新房,生活渐渐好起来。老大看见弟弟突然生活变好了,很奇怪,就问他原因,老二告诉了哥哥大鸟背他去太阳山捡金子的事。老大听了,也就装作去砍柴,也坐在那里发愁,这时大鸟来了,也背他去了金山。
看到满地金银珠宝,老大两眼冒光,拿出带来的大袋子,贪婪的装了起来。大鸟告诉他不要拿太多,否则太阳回来会被烧死。老大口中哼哼的应着,根本停不下来。这时大鸟高声呼叫,太阳就要回来了!老大这才恋恋不舍的起身,但实在拖不动快要装满的袋子,又舍不得丢掉一些。大鸟看到太阳回来了,急急飞走,老大就被活活烧死了。这个故事告诉人们,想发财也不要太贪心,否则偷鸡不成蚀把米。
在地球上当然不存在什么太阳山、金山,但在宇宙中还真有金山存在,来自奇妙的“宇宙炼金术”——中子星相撞!科学家认为,中子星碰撞就像宇宙大型炼金炉,是制造出比铁还重元素产生的源头,地球上和宇宙中存在的黄金,几乎都是中子星碰撞出来的。
2017年10月16日,世界许多天文台观测发现了第一次中子星相撞事件,这次事件的引力波涟漪历经1.3亿年的光速传播,被地球上的引力波探测装置所接收到,这次发现被命名为“GW170817”。科学家们认为,这种碰撞让中子星部分物质碎屑飘散到太空,其中含有约300个地球质量的黄金。
当时科学家们认为,这种碰撞事件每10万年会发生一次,但事实并非如此。2020年1月7日,科学家们又观测到了两颗中子星碰撞融合的引力波,这次事件被命名为“GW190425”,距离我们5.2亿光年。由此可见,中子星碰撞是宇宙中的常见事件。
中子星在宇宙中普遍存在,科学分析认为,仅银河系就不下10亿颗中子星,现在已经被发现的有2000多颗,我国“天眼”就发现了800余颗。但因为中子星太小,直径只有10公里左右,又不发可见光,因此很难被发现。
那么,什么是中子星,它有一些什么样的特征呢?
实际上,中子星和黑洞、白矮星一样,是恒星死亡后留在宇宙中的一种尸骸,是一种极端致密的天体。科学分析认为,一般情况下,质量在太阳的8到30倍之间的恒星,死亡后会发生超新星大爆炸,小于太阳质量8倍的恒星,死亡后会核心会坍缩成一颗白矮星;大于太阳质量30倍以上的恒星,超新星大爆发后核心可能会坍缩成一颗黑洞。因此,中子星是介于白矮星与黑洞之间的致密天体。
中子星直径一般不会超过30公里,质量在1.44到3个太阳质量之间,这个质量上限叫“奥本海默极限”,超过这个极限,在自身引力作用下就会坍缩成一颗黑洞;而1.44个太阳质量被称为“钱德拉塞卡极限”,是白矮星的质量上限,超过这个上限白矮星就会坍缩成中子星。
由此可见,直径在10公里到30公里之间、相当于一个中小城市大小的中子星,在宇宙中根本看不见其实体,只能通过射电望远镜或引力波探测仪,观测到其发出的电磁脉冲或碰撞引力波。
由于中子星是大质量恒星爆炸后坍缩而成,其继承了恒星的角动量,一般都旋转很快,最快每秒可达一千多转。中子星的磁极与自转轴不在一条直线点上,会有一个夹角,这样中子星转动起来发出的电磁脉冲就会像灯塔一样在太空扫射,且极有规律,当这束电磁脉冲扫射到地球被射电望远镜捕捉到,这颗中子星就会被发现。
迄今为止,中子星基本都是这样被发现的,由此,这类中子星又叫脉冲星。
太阳质量约为2*10^30kg,直径约为139.2万公里,10~30公里直径的中子星却具有2个左右太阳质量,可想而知其密度有多大。一般认为,中子星的密度在每立方厘米1~10亿吨之间!中子星密度如此大,是由于其极端引力压,将原子都压碎了,电子被压缩到原子核里与质子中和成中子,这样,整个星体就主要由中子挤压在一起,密度相当于甚至超过原子核。
如果一块很小的中子星碎片来到地球会怎么样?这种事情是不可能发生的,因为中子星物质的极端致密,极难从中子星表面剥离一块物质下来,中子星物质一旦脱离了中子星强大的引力压力环境,就会发生大爆炸,并崩溃成常规物质。
因此,中子星只有与中子星或黑洞相撞,才会被撕裂或合并,极其强大的压力和万亿度高温,会将物质聚变融合为比铁元素更重的元素,并且迸发出高能的X射线或伽马射线,甚至发射出宇宙顶级能量伽马射线暴。
据科学家分析,地球上第一次生物大灭绝事件,即发生在4.45亿年前的奥陶纪大灭绝,就有可能是由于距离我们6000光年的两颗中子星相撞,迸发出来的一束伽马射线暴正好照射到地球,破坏了地球大气层的臭氧层,太阳紫外线就不能够肆无忌惮地袭击地球,导致了生物食物链断裂,85%的物种被灭绝。
因此,中子星是宇宙中一种极端存在,它们既可以为宇宙生产出更多的物质,也可以净化宇宙,摧毁生命。但科学家们确信,宇宙中存在的黄金基本都拜中子星所赐,地球上的黄金也来源于“天上掉下的馅饼”,因为地球条件是无法自然形成黄金的。
据媒体2月25日消息,强大的韦伯空间望远镜和它的前辈哈勃空间望远镜,最近共同观测到一个超长伽马射线暴,这束能量爆发于数百万年前两颗中子星相撞,望远镜检测的结果显示,碰撞的确产生了“纯金”,由此进一步证实了宇宙中的黄金主要来自于中子星碰撞。
参与这项研究的罗马大学天体物理学家Eleonora Troja指出,这是第一次能够确认比铁和银更重的金属在我们面前被“新鲜”制造出来。而这个研究团队的负责人Yu-Han Yang则说,中子星合并可能创造出一种理想环境,可以大量合成重元素,这是目前无法人工实现的。
由此,我们可以肯定,在相撞过的中子星附近,会有大量的金山银山存在。那么,想发财的人们是否真的就可以到中子星附近去淘金呢?答案当然是否定的。
首先,中子星相撞都在遥远的地方,距离我们都是以亿万光年计,最近的也有数千乃至数百万光年,而人类目前的脚步连万分之一光年都还是望尘莫及;其次,由于中子星的极端引力场,一般天体靠近都会被吃掉,更别说人类这种弱弱的生物了。
据计算,一个人如果被中子星吸引掉落到表面,速度最快会达到一半光速,其撞击力度相当于两亿吨核爆,也就是迄今世界最大的核弹——4颗苏联制造的沙皇氢弹的爆炸能量,这种能量爆炸的冲击波,在中子星表面极端引力压强下,连一毫米浪潮也掀不起来。而掉落在中子星表面的这个倒霉蛋,将迅速被压缩成一堆中子,比一个病毒还小。
如此,如果真的有贪财者硬要前往捞金,必然会像到太阳山上捞金的贪婪鬼一样,有去无回。
但是,这并不能否认中子星相撞出来的金子人类无法消受,现在我们挖出的金矿,捡到的狗头金,就是来自中子星相撞。在地球形成初期,曾经遭受过陨石雨的长期轰击,其中就有许多黄金撞入地球,钻进那时还呈熔融状的地球深处,由于重力作用,大量沉积在地核深处,少量在地壳层,被人类所发掘。
而且,现在漂浮在太空的黄金,还会时不时会掉落到地球,如果某一天中子星相撞形成的大量黄金被地球引力捕获,天上掉馅饼的奇迹就真的会发生了,你觉得呢?谢谢阅读,欢迎讨论。
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