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天上會掉金子嗎?會!你現在用的這些就是!

科學家說,當年天上掉過金子,嘩啦啦地掉!它們的總量比今天各國央行的儲量加起來還要多很多,地球被砸得苦不堪言。

——等等!年早就過完啦,現實一點好不好,開什麼國際玩笑嘛。

不,這可真不是玩笑,是科學家在頂級科學期刊《自然》上發表的科研成果[1]。

那地球自己的金子呢?從小到大我們都知道黃金是大地的寶藏,現在可好,你告訴我地球自己不產金子?

當然產。哪有大地不產黃金的道理!

只不過,我們沒動它分毫。換句話說,我們至今用的所有金子都來自天上,而地球本土的黃金呢,至今仍原封不動在地下「寶庫」中封存著

這個寶庫在哪兒呢?在這顆星球的最深處,那是生命完全無法存活的煉獄,堅固的鐵都能融化為鐵湯。

……

沒關係,我知道這需要一點時間來理解。畢竟金子嘛,不把人晃暈怎麼能叫金子呢?在我們徹底被金光閃閃的事實晃暈前,請抓住最後的清醒,一起來了解一下這顛覆常識的故事背後,到底是什麼來歷吧!

地球形成於46億年前。在最初的混沌時代,太陽系沒有八大行星,只有氣體和無數細小雜亂的塵屑。它們圍著太陽瘋狂飛舞,軌道雜亂交錯,不停地相撞,不停地融合。在千百萬年的尺度下逐漸增大,最終形成後來的各個行星。

塵埃聚合成星球是一個劇烈的能量轉化過程,塵埃高速飛行的動能在相撞過程中轉化為內能,釋放出高溫,以此融化自身,進而焊接起來,越聚越大。當行星的原型逐漸形成之後,自身龐大的引力會將更多的氣體、塵屑和小天體吸引到自己的表面。當後者砸下來的時候,同樣把自己的動能全部貢獻給了星球的內能。

這份巨大內能最終令整個星球充斥著極高的溫度,在這個溫度下,哪怕堅固的岩石也紛紛融化。當時的地球是一團岩漿的海洋。在行星聚合過程中飛進來的塵屑和小天體紛紛解體,融解在這汪宇宙的岩漿池中。

既然是液體,其中的物質便會受到重力和浮力的控制而運動。當體積相等時,密度更大的物質會擁有更大的質量,因而受到更強烈的地心引力,得以克服自己的浮力,向星球深處(引力中心)運動;與此對應,當質量相等時,密度小的物質又會擁有更大的體積,受到的浮力更大,於是就傾向於浮到岩漿海的表面。

當然,這只是對岩漿海中複雜動力學行為最簡單的梳理。雖然這兩種力的作用機制太簡單,最終卻給整個星球帶來了宏觀的演化趨勢:重的物質越來越富集於地球深處,輕的物質越來越富集於地球表層,久而久之,地球的岩漿海里出現了分層。當溫度逐漸冷卻,物質們開始結晶的時候,就把這種分層的特徵凝固為了星球的圈層結構。

這便是行星分異,是球狀天體形成內部圈層結構的必經過程。

再說回到人人都喜歡的金子。雖然金元素不是構成地球的主要元素,但在地球形成之初,自帶的金子數量也是頗為可觀的。曾有研究認為,地球上的金儲量約為1600萬億噸。這麼多金子,到底又是多少呢?換個更直觀一點的說法——這些金子差不多夠給整個地球表面鋪一層半米厚的黃金甲。

可惜,作為密度相對較大的元素,金子也得遵循行星分異的規律。在早期地球還是一汪岩漿池的時候,這麼多的金子就隨著鐵一道,沉到了地球的最深處,從此再也不見天日了

照這個照理來講,地球表層將不再會有金元素的富集。

這顯然並非我們今天看到的實情。只要想見到,我們很容易找到金子(但屬不屬於你的就不好說了,哈哈)。如果地球的金子都隨著原初時期的行星大分異沉入地球深處,為啥我們今天在地表還能挖到這麼多金子呢?

其實,有一種非常簡單直接的方案,就可以在地球自身的金子全部「沉淪」後,讓地表依然充斥著金色的光輝。

想到是啥了嗎?

對,讓天上往下掉金子就行了。

道理很簡單:隨著行星分異逐漸完成,地球岩漿海逐漸冷卻,表層逐漸凝固成岩石圈,再砸進來的小行星——只要噸位不是太大,別砸穿地表,那麼它們所攜帶的一切物質,就可以順利留在地表。

不過,也得滿足一些條件才行。比方說,地球在岩漿海凝固之後,必須先得消停一陣子。否則,如果小行星持續高頻次地給地球輸送內能,地球表面就不會凝固那麼快。後來從天外飛來的金子,仍然會一頭栽進岩漿池,最終的結局依然是沉到地球深處。

所以,今天的我們想要有金子可挖,當年的地球就需要有一個時間差——從分異完成後到再度遭受撞擊,兩者之間要有一個相對平靜的時間差。

地球的行星分異發生在距今46億-45億年前。從這個時間點開始算起,直到距今38億年前,中間這8億年的時光被稱為冥古宙(Hadean)。冥古宙的詞源來自於冥界之王哈迪斯(Hades),不用想也知道,這段時間肯定如同地獄般煎熬。

但冥古宙這煉獄般的8億年並非全程都充斥天地大撞擊。科學家根據天體演化模型和隕擊坑的實際測年統計發現,冥古宙撞擊的頻度明顯具有兩個峰值:第一個峰值出現在46-45的冥古宙前期——這是上面剛說過的星球聚合期。沒有這冥古宙早期瘋狂的隕擊與聚合,就不會有八大行星的形成。這個時期最龐大的撞擊物能有火星那麼大,一頭栽在地球上,很可怕。

關鍵是第二個峰值。它出現於距今42億-38億年的冥古宙後期。此時,八大行星早已經形成好幾億年,地球早就凝固了下來。可科學家發現,這段時期,小行星隕擊活動又突然加強了。這個事情地球自身沒有地質記錄——我們地球的地質活動太活躍,早就把當時地表的一切破壞完了。相反,我們的衛星月亮,由於表面地質作用停滯,把當時的一切都成功記錄了下來。今天你拿望遠鏡看月球,會發現它表面上布滿密密麻麻的隕擊坑,惹得人密集恐懼症直犯,這些隕擊坑幾乎都是距今42億-38億年前這段時期形成的。

這次隕擊事件的原因至今眾說紛紜。主流意見認為,以木星為首的巨行星在這段時間內調整了位置,從自己原有的軌道上飛了出去(不是去流浪!)。木星是太陽系最大的行星,它的體量手撕地球都輕鬆無比。當它調整軌道時,途中那些亂七八糟的小雜屑自然構不成擋路資格,輕易被它的引力甩開,高速飛進太陽系內帶。這些密密麻麻的小天體對於地球來說猶如炸彈,猶如隕石雨,猶如轟炸機的飽和式襲擊。於是,這個發生在冥古宙後期的密集隕擊事件,就有了一個形象的名稱——後期重轟炸。

以往我們提起後期重轟炸,往往三句不離它的最大恩賜——水。事實上,被木星拋進來的這些炸彈,一個個都是「臟雪球」,主要成分以水為主。無數的臟雪球活生生在地表匯聚出了一個圈層——也就是我們熟知的這片藍色海洋。

臟雪球帶來的可不光是水。水融化了,髒東西也留了下來。這些髒東西都是什麼呢?各種原始岩石成分,各種元素化合物,當然,裡面也有不少值錢貨——比如金子。

至此故事就結束了。回過頭重新看這次隕擊事件,可能你會感覺畫風都變了:明明奔著一通飽和式轟炸把你地球砸到傷痕纍纍去的,結果變成了「砸一拳,就送點兒金子」。最後可好,地球啥事兒沒有,金子和水卻都留下了

這是最壞的時代,卻也是最好的時代。地球從此覆蓋著藍色的海洋,懷揣著璀璨的黃金,進入到沒有襲擊、沒有轟炸、平平淡淡的後續幾十億年。

這就是地球表面我們摸得到的那些金子的來歷。

金,周期表第79號元素,在太陽系的物質構成中,以微量元素的形式存在,化學性質極其穩定,因此無法成為生物圈可用的能量來源。換句話說,生命並不需要它。自冥古宙之後生命登上地球舞台以來,第79號元素一如既往地卑微存在著。既不是能量來源,也不是危險物質,又有哪個生物會去注意它呢。大地的雜質,好吃嗎?並不好吃。那麼走開。

誰也沒想到,38億年之後,這個繁衍不息的生物圈,孕育出了智慧。

這個智慧是社會性智慧,要同時面對稀缺性和多元性兩大命題。稀缺性令人們對價值的保有趨之若鶩;而多元性主要體現為勞動分工,人們需要不同分工之間的協同交互,需要不同資源之間的統籌分配。

於是第一次,生物圈裡產生了一種嶄新的訴求。他們需要一種合適的符號,來量化稀缺性、量化多元性。為了彰顯、為了結算、為了交易、一切,為了最終的延續與繁榮。

於是,一種性質穩定、含量稀少的物質就走進了他們的視野。79號元素,這種大地的雜質,從此有了一個嶄新的名稱:貨幣。

我們每個人都會用自己的價值觀念和偏好去看待黃金,但大概不可否認的是:在文明的進程中,它的確扮演過、扮演著、而且還要繼續扮演只屬於它的重要角色。在文明之外呢,它是天外來客,是地心寶藏。聽起來似乎都是人們無法觸及的領域。但沒關係,有金子的地方,終歸會引發人們探索與開拓的慾望。金子的作用是表述價值,而開拓的含義則是——創造價值。

只是,創造價值的過程中,請不要夢想天上掉金子這種美事兒,因為——幾十億年前就掉完啦!

排版:Ruiying

題圖來源:kisspng

參考文獻:

Willbold et al. 2011. The tungsten isotopic composition of the Earth』s mantle before the terminal bombardment, Nature, vol 477, 195-199. doi: 10.1038/nature10399.

文章來源:本文經授權轉載自公眾號「果殼」,轉載請聯繫原賬號。

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