小學科普-當年天上掉過金子_風聞

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。換句話説，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”中封存着。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！

地球自家的金子，早被存進了最深處

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。它們圍着太陽瘋狂飛舞，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，釋放出高温，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着極高的温度，在這個温度下，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。

正在聚集成型的地球，就是一團岩漿的海洋。圖片來源：《自然》

正在聚集成型的地球，就是一團岩漿的海洋。圖片來源：《自然》

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。當温度逐漸冷卻，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。

再説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？換個更直觀一點的説法——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。

如果能把地球形成時自帶的金子都挖出來，能給整個地球表面鋪滿一層半米厚的黃金甲。圖片來源：Bjorn Holland

如果能把地球形成時自帶的金子都挖出來，能給整個地球表面鋪滿一層半米厚的黃金甲。圖片來源：Bjorn Holland

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，這麼多的金子就隨着鐵一道，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説了，哈哈）。如果地球的金子都隨着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，讓地表依然充斥着金色的光輝。想到是啥了嗎？

對，讓天上往下掉金子就行了。

煉獄時代，黃金如雨

道理很簡單：隨着行星分異逐漸完成，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。比方説，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峯值：第一個峯值出現在46-45的冥古宙前期——這是上面剛説過的星球聚合期。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。

關鍵是第二個峯值。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，我們的衞星月亮，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，會發現它表面上佈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。

距今42億-38億年前，已經凝固成型的地球，遭受了小天體的又一輪密集轟炸。圖片來源：earthspacecircle

距今42億-38億年前，已經凝固成型的地球，遭受了小天體的又一輪密集轟炸。圖片來源：earthspacecircle

這次隕擊事件的原因至今眾説紛紜。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説猶如炸彈，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“髒雪球”，主要成分以水為主。無數的髒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。髒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，裏面也有不少值錢貨——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：明明奔着一通飽和式轟炸把你地球砸到傷痕累累去的，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。地球從此覆蓋着藍色的海洋，懷揣着璀璨的黃金，進入到沒有襲擊、沒有轟炸、平平淡淡的後續幾十億年。

金，79號元素，化學性質極其穩定。圖片來源：umods

金，79號元素，化學性質極其穩定。圖片來源：umods

宇宙的金，地球的金，文明的金

這就是地球表面我們摸得到的那些金子的來歷。

金，週期表第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。換句話説，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着。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，生物圈裏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、扮演着、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！（編輯：Steed）