人類對黃金的迷戀有久遠的歷史，而當我們知道這種貴重金屬來自於恆星之後，對它的迷戀又加深了一層。在一個遙遠的星系，兩顆中子星相互環繞，似乎正在上演一場芭蕾舞，既是終極的毀滅，又是不可抗拒的新生。

這兩個天體都是大質量恆星的遺留，很可能來自於一個早已成為超新星的雙星系統。它們的質量都令人難以置信，其中子擠壓得如此之緊密，以至於核心都變成了鑽石。可惜，這場舞蹈不可能永遠持續下去，兩顆中子星終將碰撞，釋放出難以想像的能量並發射出引力波，疾速穿過時空結構。

兩顆中子星在宇宙深處碰撞（想像圖）。除了產生引力波，這樣的事件還能產生許多重元素，包括金。

13億年後的2017年，天文學家通過激光干涉引力波天文台（LIGO）探測到了這些時空漣漪。愛因斯坦曾預測，宇宙中應該充滿由大質量物體引力所導致的微弱漣漪，其來源有一些便是中子星合併事件。然而，在LIGO之前，從這類事件中尋找時空結構中的擾動是十分困難的。當探測到引力波的消息傳出後，全世界媒體都想知道中子星相撞時還會發生什麼。天文學家解釋稱，在恆星毀滅和引力波之外，這樣的事件還會在瞬間產生我們已知的所有重元素。在一些媒體看來，這一解釋的最關鍵信息是：黃金來自外太空。

鍍金的歷史

在大質量恆星劇烈毀滅過程中形成的眾多元素中，“金”應該是最能激發人類想像力的元素，這並不奇怪。

從生物學的角度，生命所必需的元素如碳、氧、鉀和硫等，應該是最受歡迎的幾種元素，但我們與黃金有著古老的情感聯繫。幾千年前，古人可能在溪流中看到某個閃閃發光的物體，於是就撿了起來，人類與金子的故事由此開始。這種金屬看起來似乎很有趣，但由於質地太軟，所以不是很有用。考古學家在保加利亞發現了一顆6500年前的金珠，還在黑海發現了一枚近3000年前的金幣。英國最古老的黃金製品被發現時埋在巨石陣之下，其中部分陪葬品屬於一個來自歐洲的神秘人士。

埃及法老圖坦卡蒙的面具是地球上最著名的古文物之一。它主要由黃金製成，並飾以寶石，重達10.23公斤。

古埃及人在其首都底比斯以南的地方擁有巨大的金礦，使他們能夠將圖坦卡蒙的木乃伊用黃金包裹起來。其他古代文明很少擁有這樣的財富。當這具木乃伊被打開時，考古學家發現了兩把匕首。一把由隕鐵製成，另一把由純金製成。

黃金被視為珍寶，儘管只能用於裝飾或交易，除此之外沒什麼用處。但黃金的稀缺性使它令人嚮往，不變的本質使它分外誘人：與銀會變黑、銅會變綠、鐵會生鏽不同，黃金永不改變。黃金似乎是不朽的，堪稱眾神給予人類的禮物。

這枚來自阿契美尼德王朝（波斯第一帝國）的金幣大約是在公元前420年鑄造的，用來紀念大流士二世。

20世紀的科學才揭開了這個謎團。鐵、銀和銅會因氧化反應而生鏽或變色。氧原子總是渴望電子。鐵會把兩個或三個電子給氧，結果就會氧化（生鏽）。其他元素也會成為氧氣的受害者。但黃金不是，它是所有金屬中最不活潑的，因為它拒絕與氧共用電子。

基本的事實

與元素週期表上的所有重元素一樣，地球上並沒有多少黃金可供發現。如果把人類歷史上開采的所有黃金收集起來，變成一個立方體，那麼它的邊長只有約21.3米。這大約是183000噸黃金。聽起來很多，但熔化後只能填滿三個半奧運會游泳池。2018年，巴里克黃金公司（全球最大的金礦開採公司，總部位於加拿大多倫多）在內華達州的金礦加工了數百萬噸礦石，僅提取了400萬盎司（125噸）黃金。

1933年的聖高登斯雙鷹金幣是最稀有的美國硬幣之一。當時鑄造的44.5萬枚金幣中，大部分被熔成金條，現在只剩下13枚。

因為密度和重量較高，大部分黃金都下沉到了地球的核心。據澳大利亞地質學家伯納德·伍德（Bernard Wood）估計，世界上99%的黃金就埋藏在我們腳下數千公里深處。他還估計，地核中蘊藏著1600萬億噸的黃金。伍德的計算顯示，如果所有這些黃金都被帶到地球表面，將會形成一層閃閃發亮、厚約40.6厘米的金屬層。與地球的總體積相比，這些黃金並沒有多少。實際上，地核中的黃金含量約為百萬分之一，而鉑的含量是金的6倍。可以說，黃金是非常稀有的。

“黃金道釘”（Golden Spike）最初由美國實業家利蘭·斯坦福釘入第一條橫貫大陸鐵路，於1869年在猶他州奧格登附近連接了聯合太平洋鐵路和中央太平洋鐵路。目前，這枚道釘在斯坦福大學的康托藝術中心展出。

金色的太陽

1859年的一個晚上，化學家羅伯特·本生（Robert Bunsen）和古斯塔夫·基爾霍夫（Gustav Kirchhoff）在德國曼海姆（距離他們工作的海德堡大學實驗室約16公里）工作時，看到一場大火在熊熊燃燒。他們將新改進的分光鏡推到窗口，並在火焰發出的明亮光芒中迅速檢測出了鋇和鍶元素。分光鏡是他們發明的一種可以將光分解為不同波長的設備，可用於識別化學元素。本生寫道，“同樣的分析模式肯定也適用於太陽和明亮恆星的大氣層。”19世紀下半葉，科學家利用這種強大的工具取得了大量突破性發現。

在1868年8月18日的日全食期間，幾位天文學家使用分光鏡檢測到一種新的元素——太陽中的氦。後來發現，這是宇宙中第二豐富的元素。碳、氮、鐵和周期表上所有較重的元素——包括金——最終都被確認在太陽大氣中以氣態存在。

在18世紀末和19世紀初，對岩石和礦物的收集演變為地質學。查爾斯·萊爾（Charles Lyell）、詹姆斯·赫頓（James Hutton）和偉大的化石收藏家瑪麗·安寧（Mary Anning，英國早期化石收集者與古生物學家，第一具魚龍骨架的發現者）等人清楚地證明，地球的年齡遠比許多當時神學家所認為的6000年要久遠得多。萊爾和赫頓認為，地球必定有幾百萬年甚至幾十億年的歷史。如果這是真的，那麼是什麼讓太陽和星星能維持如此長的時間呢？

德國物理學家尤利烏斯·馮·邁爾（Julius Robert von Mayer）強烈支持隕星為太陽提供熱能的理論。他計算出，在缺乏外部能源的情況下，太陽只能照耀約5000年。他在1848年提出，數十億顆落在太陽上的隕石為太陽提供了燃料，從而使其發出巨大的熱量。據推測，這些物質還給太陽帶來了重元素。

在1878年7月29日的日全食期間，美國氣象局的氣象學家克利夫蘭·阿貝提出，日冕是許多為太陽提供能量的隕石。

在1878年的日全食中，美國氣象局的第一位氣象學家克利夫蘭·阿貝（Cleveland Abbe）認為，在日全食中見到的日冕實際上是一群流星正在撞擊太陽。然而，科學家很快就證明了日冕由極為稀薄的氣體構成，並表明隕星無法作為太陽能的來源。

最終，科學家計算出太陽含有將近2.5萬億噸黃金，足以填滿地球的海洋。儘管如此，這也只是每萬億個氫原子中有8個金原子——與太陽的質量相比微不足道。那麼，黃金是如何出現在太陽和地球上的呢？

金色的科學

千百年來，煉金術士們一直在努力將一種元素轉化為另一種元素。他們在尋找能把鉛和汞等賤金屬變成金子的“賢者之石”。甚至偉大的艾薩克·牛頓也對煉金術著迷。事實上，一些歷史學家稱他為“最後一位偉大的煉金術士”。然而，創造這些元素的大自然偉力顯然超出了這些早期實驗者的掌握。

金的光譜顯示了這種元素的獨特“指紋”，通過這些光譜學特徵便可以識別它的存在。

自愛因斯坦1905年發表狹義相對論以後，重元素的起源便開始引起人們的關注。正是在這項開創性的工作中，質能方程E=mc^2首次出現。一開始，這個方程對我們理解宇宙的重要性並不明顯，但如果將它應用於計算太陽巨大的能量輸出時，就會產生深遠的影響。它不僅解釋了為什麼太陽和其他恆星可以發光幾十億年，而且有助於揭示重於氫的元素究竟如何形成。

當E=mc^2出現在腦海中時，大多數人會想到第一顆原子彈，以及原子分裂，即核裂變的過程。1920年，當時在英國劍橋卡文迪許實驗室工作的亞瑟·愛丁頓（Arthur Eddington）爵士認為，氫聚變成氦可能是太陽的動力來源。愛因斯坦著名的方程式表明，這個過程中會釋放出難以置信的能量。

質子-質子鏈反應是太陽核心中氫聚變為氦的鍊式反應。微小質量轉化為能量的過程可以由愛因斯坦的著名方程E=mc^2來描述。

在愛丁頓等人著手探索核聚變將近20年後，德裔美國物理學家漢斯·貝特（Hans Bethe）描述瞭如今廣為人知的質子-質子鍊式反應。這是恆星內部將氫融合成氦的幾種核聚變反應中的一種。太陽核心是一大團氫原子“湯”，每個氫原子由一個質子和一個電子組成，它們不停地快速運動。大多數時候，電磁力會排斥任何碰撞。當你試著把兩塊磁鐵相似的磁極粘在一起時，就會感受到這種排斥。然而，當碰撞發生後，質子就會融合在一起。當4個質子最終融合時，氦就形成了，釋放能量並使太陽發光。

太陽含有的氫還足夠維持這個聚變過程約50億年。最終，氦也會開始聚變，形成由碳、氮和氧（第8號元素）組成的最終產物。在更大質量的恆星中，更強的引力會產生更多的壓力和熱量，氧以外的元素也會聚變。不過，這個過程只​​能持續到鐵（第26號元素）在巨星（典型巨星的半徑為太陽的10倍至100倍）的核心形成，屆時核聚變將停止。最後，恆星的核心會坍縮，然後在超新星爆發中反彈。

1868年約瑟夫·諾曼·洛克耶（Joseph Norman Lockyer）在太陽大氣中發現氦的分光鏡。

當恆星的外層被拋向太空時，會發生快（R-過程）、慢（S-過程）兩種形式的中子俘獲反應。由於中子不帶電荷，因此它們能比帶一個正電荷的質子更容易進入原子核。中子俘獲便是原子核與一個或多個中子撞擊並形成重核的核反應。在兩種情況下，自由中子穿透附近的原子核，被爆炸中釋放的元素“俘獲”。慢中子俘獲（之所以叫“慢”，是因為在俘獲其他中子之前，放射性物質就會衰變成其他元素）產生了大約一半比鐵重的元素。但元素週期表上還有許多重元素。要產生這些元素，就需要巨大的恆星在碰撞時進行快中子捕獲過程。

在天文學家確定了2017年引力波的來源之後，馬克斯·普朗克天文學研究所的研究人員就在以接近30%光速向太空膨脹的“物質風暴”中探測到了鍶。包括該元素在內的許多元素都是由快中子俘獲反應形成的。在這些恆星的合併中，每秒鐘會有1022個自由中子穿過1立方厘米的空間。

如此高密度的中子為現有元素快速捕獲自由中子創造了條件。鍶、釷、鈾，甚至金都能在一瞬間形成。然後，這些元素會進入太空深處。在宇宙近140億年的生命週期中，這種情況發生了很多次，足以播下星雲的種子，最終形成像太陽系這樣含有金元素——以及所有其他重元素——的恆星系統。

黃金標準

黃金在我們的生活中隨處可見。每台手機和電腦裡都有這種元素。我們把黃金塗在太陽鏡和宇航員的護目鏡上。在電子產品和服裝中，也經常用到金線。國家之間用黃金來償還債務。我們用黃金製作珍貴的物品，從珠寶到宗教器物等。我們把黃金鑲嵌在牙齒上，甚至用它製成馬桶。醫生會給病人注射含有黃金的藥物，來幫助緩解類風濕關節炎。你甚至可以吃到鍍金的巧克力。

卡爾·薩根曾說過一句名言：我們是由恆星物質構成的。事實上，我們周圍的世界也是如此。下次當你欣賞手上的金戒指或脖子上的金項鍊時，請記住，它們的確是來自星星的禮物。