中国科学家揭秘黄金形成新机制,宇宙中子星碰撞并非唯一造金者
欧博abg官网入口 中国科学院国家天文台联合国内多家研究机构,在国际权威期刊《自然》发表一项重大突破性成果,首次通过高精度数值模拟和实验验证,提出了关于宇宙中黄金形成的全新理论模型,颠覆了传统认知中“中子星碰撞是黄金主要来源”的观点,为理解宇宙元素起源和地球富矿成因提供了关键科学依据,这一发现不仅填补了天体物理学与核物理学交叉领域的空白,更让人类对“黄金从何而来”这一古老命题有了更深刻的理解。
传统理论遇挑战:中子星碰撞并非“唯一答案”
黄金作为地球上最珍贵的金属之一,其形成过程一直是科学家探索的谜题,此前,主流理论认为,宇宙中的黄金等重元素主要形成于极端天体事件——中子星碰撞或超新星爆发,在这些剧烈事件中,巨大的能量和密度使得原子核发生快速中子俘获过程(r-process),最终合成比铁更重的元素,包括黄金,这一理论始终面临两大难题:一是中子星碰撞事件在宇宙中相对罕见,难以解释地球黄金储量的丰富程度;二是模拟显示,单一事件产生的黄金元素分布与太阳系内部分布特征存在偏差。
“传统理论就像拼图少了一块,无法完整解释黄金的起源链条。”中国科学院国家天文台研究员、论文通讯作者李海波表示,团队自2018年起便聚焦这一难题,试图从宇宙环境与核反应机制的结合点上寻找突破口。 皇冠会员
重大突破:发现“慢速中子俘获”新路径
通过自主研发的“神工”系列高精度天体物理数值模拟程序,研究团队首次系统模拟了低质量恒星(如红巨星)在演化晚期发生的“ asymptotic giant branch(AGB)星”阶段,其内部氦壳层燃烧时的物理条件,结果显示,在相对温和的高温高压环境下,原子核可通过“慢速中子俘获过程(s-process)”逐步积累重元素,并最终合成黄金。 www.mos022.com
“这一过程的关键在于‘时间’与‘环境’。”论文第一作者、中国科学院大学博士生王媛解释,与中子星碰撞的极端瞬时性不同,AGB星的演化周期长达数百万年,内部的中子通量虽低但稳定,使得原子核有足够时间“慢工出细活”,通过多次中子俘获和β衰变形成黄金,更重要的是,这类恒星在银河系中数量庞大,其持续的重元素输出可累计形成可观的黄金储量,完美解决了传统理论的“产量不足”难题。 皇冠手机app登录
亚星游戏官网 为验证理论,团队还与中国原子能科学研究院合作,利用重离子加速器模拟了AGB星内部的核反应条件,实验观测到的元素丰度分布与模拟结果高度吻合,首次为“s-process合成黄金”提供了直接实验证据。
颠覆认知:地球黄金或源于“本地制造”
这项发现不仅改写了宇宙黄金的形成史,更对地球黄金的来源提出了新假说,传统观点认为,地球黄金形成于太阳系诞生前的超新星爆发,随后通过星云吸积进入地球,但新模型显示,在太阳系形成初期,部分AGB星释放的“黄金种子”可能已存在于原始星云中,并在地球形成过程中通过地幔分异、岩浆活动等作用富集于地壳。
菲律宾亚星注册 “这意味着地球的黄金或许并非完全‘外来’,而是部分‘本地制造’。”李海波强调,这一结论为解释全球部分大型金矿(如南非兰德金矿)的成因提供了新思路——这些金矿的形成可能与早期太阳系内AGB星的物质输入密切相关。
意义深远:解锁宇宙元素起源的“密钥”
黄金形成机制的突破,是天文学与核物理学交叉融合的典范,该成果不仅完善了“元素周期表起源”的理论框架,也为未来探测银河系重元素分布、寻找地外黄金资源奠定了基础,国际同行评价称:“中国科学家的这一发现,像一把钥匙,打开了理解宇宙中重元素循环的新大门。”
团队正基于该模型进一步探索铂、铀等其他重元素的起源,并计划通过詹姆斯·韦伯望远镜等设备观测AGB星的光谱特征,寻找更多“黄金制造工厂”的直接证据,随着研究的深入,人类对宇宙物质起源的认知将不断刷新,而“黄金从何而来”的答案,也正一步步从神话走向科学。