長(zhǎng)久以來(lái)，早在人類搞清楚元素是什么東西之前，黃金就一直是地球上最稀有的貴金屬之一。然而，我們現(xiàn)在知道，黃金是一種穩(wěn)定的重元素，在地球上以原子形式自然存在。盡管幾千年過(guò)去了，但黃金仍然是非常寶貴的科學(xué)、物理和化學(xué)資產(chǎn)，而且憑借閃閃發(fā)光的特性被用于各種奢侈品。
但是，黃金從何而來(lái)呢？盡管你可能知道是“從恒星而來(lái)”，但這種簡(jiǎn)單的答案遠(yuǎn)不能揭示故事的全貌。像太陽(yáng)的那樣的恒星，它們的確能夠把較輕的元素聚合成較重的元素，但那通常只包括很少的一部分：氦、碳、氮、氧，然后是氖、鎂、硅、硫、鐵、鎳以及鈷。在我們發(fā)現(xiàn)的各種元素當(dāng)中，只有非常小的一部分是由核聚變（至少是我們通常理解的那種核聚變）產(chǎn)生的。
這其中的原因很簡(jiǎn)單：在不同溫度下，核聚變只會(huì)產(chǎn)生少數(shù)幾種類型的反應(yīng)。
·氫燃燒可以聚合成氦，或者把碳轉(zhuǎn)化成氮和氧，然后再轉(zhuǎn)換回來(lái)，最終的產(chǎn)物是氦。我們的太陽(yáng)就能夠做這些。
·生在紅巨星中（太陽(yáng)將在大約50-70億年后演變?yōu)榧t巨星）的氦燃燒發(fā)，它能夠把氦轉(zhuǎn)變?yōu)樘迹缓缶酆项~外的氦產(chǎn)生氧、氖、鎂等元素，在元素周期表上依次增加“兩個(gè)”原子序數(shù)。
·更高的溫度可以引發(fā)碳燃燒，這種現(xiàn)象只出現(xiàn)在質(zhì)量比太陽(yáng)大很多倍的恒星當(dāng)中。碳燃燒之后出現(xiàn)的是氧燃燒和硅燃燒，最終的“灰燼”就是鐵、鎳和鈷元素。
請(qǐng)注意，這些反應(yīng)都沒有產(chǎn)生黃金！但是，不管是太陽(yáng)還是質(zhì)量大很多倍的恒星，它們都有機(jī)會(huì)產(chǎn)生珍貴的黃金。
當(dāng)恒星核心的氫燃料消耗一空，其核心就會(huì)收縮和變熱。在質(zhì)量至少達(dá)到太陽(yáng)40%以上的恒星中，溫度將達(dá)到啟動(dòng)氦聚變的程度，這會(huì)讓恒星演變成紅巨星。氦聚變將導(dǎo)致恒星膨脹到原來(lái)體積的數(shù)百倍，而輸出的能量也將增加幾個(gè)數(shù)量級(jí)。在隨之而來(lái)的核反應(yīng)過(guò)程中，自由中子會(huì)出現(xiàn)，讓重元素得以逐個(gè)成形。這個(gè)過(guò)程能夠一路產(chǎn)生原子序數(shù)達(dá)82/83（鉛/鉍）的元素，但數(shù)量相對(duì)較少，而且原子序數(shù)也無(wú)法更進(jìn)一步了。
當(dāng)恒星最終耗盡核心的核燃料，它會(huì)收縮成白矮星，外層物質(zhì)四散，成為星際物質(zhì)的一部分。宇宙中的一小部分黃金來(lái)自于行星狀星云，這是類太陽(yáng)恒星演化的最終狀態(tài)。
如果恒星非常巨大，并產(chǎn)生了那些由鐵、鎳和鈷元素組成的灰燼，其核心最終會(huì)內(nèi)爆，創(chuàng)造出壯觀的II型超新星爆炸！
這種失控反應(yīng)會(huì)在恒星核心產(chǎn)生一顆中子星或者黑洞，并導(dǎo)致外層出現(xiàn)失控的聚變反應(yīng)，將整個(gè)恒星炸裂。然而，除了炸裂恒星之外，這個(gè)過(guò)程也會(huì)產(chǎn)生巨量的自由中子，并讓它們擁有非常快的速度。紅巨星每次給元素增加1個(gè)中子，而超新星爆炸每次可以給元素增加5-7個(gè)中子，使得產(chǎn)生更重和更豐富的元素成為可能。超新星爆炸產(chǎn)生的豐富元素提供了必要的物質(zhì)，讓形成地球這樣物質(zhì)多樣化的巖石行星成為可能。
來(lái)自超新星的黃金遠(yuǎn)多于行星狀星云，但還有一種辦法超過(guò)了它們兩者。
在極少數(shù)情況下，兩顆中子星會(huì)發(fā)生碰撞。這種情況最經(jīng)常發(fā)生在這樣一種時(shí)候，即兩顆巨大恒星死于超新星爆炸，而它們的中子星遺骸向內(nèi)作螺旋式運(yùn)動(dòng)，并發(fā)生融合。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，它們會(huì)導(dǎo)致伽瑪射線爆發(fā)，形成一個(gè)黑洞?；蛘哒f(shuō)，它們96%左右的質(zhì)量會(huì)融合起來(lái)形成一個(gè)黑洞，而一小部分質(zhì)量會(huì)被拋射出去！這些活動(dòng)會(huì)造成伽馬射線爆發(fā)以及中子星物質(zhì)被拋射出去，其中就包括黃金那樣的重元素。
事實(shí)上，一次中子星融合就能產(chǎn)生質(zhì)量相當(dāng)于20個(gè)月球的黃金，這意味著盡管超新星和行星狀星云的數(shù)量要比中子星融合多出數(shù)千倍，但這仍然是元素周期表上重元素——比如金、鉑、鎢，以及釷和鈾那樣的放射性元素——的主要來(lái)源。
所以，當(dāng)你下一次看著自己的金表和結(jié)婚戒指時(shí)，不要只感謝自己的幸運(yùn)之星，還要感恩使這一切成為可能的宇宙焰火。如果沒有這些罕見而壯觀的宇宙活動(dòng)，我們的世界會(huì)失色不少。
譯何無(wú)魚 校俆笑音
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