地球上的黃金從何而來?


岩石分析發現,貴重金屬是隕石撞擊的結果。
黃金來自外太空的想法聽起來像科幻小說,但它已經被廣為接受,這在地球科學領域幾乎是廣為接受的觀點。

布裡斯托爾大學的研究人員對地球上一些最古老的岩石樣本進行了超高精度分析,提供了明確的證據,表明地球上可開採的貴金屬儲備是地球形成後2億多年隕石撞擊的結果。

在地球形成的過程中,熔化的鐵向中心下沉形成地核。這帶走了地球上絕大多數的貴金屬,比如黃金和鉑金。
事實上,地核中有足夠多的貴金屬,足以覆蓋整個地球表面,形成4米厚的金屬層。

將黃金移至地核後,地球的外部就會失去光澤。
然而,貴金屬在地球矽酸鹽地幔中的含量是預期的數萬到數千倍。
以前有人認為,這種偶然的過剩是由地核形成後,撞擊地球的災難性的隕星雨造成的。
因此,全部的隕石金被單獨新增到地幔中,而不是丟失到內部深處。

爲了驗證這一理論,地球科學學院布裡斯托爾同位素組的馬蒂亞斯·威爾博爾德博士和蒂姆·埃利奧特教授分析了牛津大學史蒂芬·穆爾巴斯教授收集的格陵蘭島近40億年的岩石。
這些古老的岩石提供了一個獨特的視窗,可以瞭解我們的行星在覈心形成後不久,但在隕石撞擊之前的組成。

研究人員測定了這些岩石的鎢同位素組成。
鎢(W)是一種非常稀有的元素(一克岩石中只含有一克鎢的一千萬分之一),像金和其他貴重元素一樣,它在形成時應該已經進入內核。
像大多數元素一樣,鎢由幾種同位素組成,這些同位素是具有相同化學特徵但質量略有不同的原子。
同位素提供了物質來源的可靠指紋,隕石的加入將在地球的W同位素組成上留下診斷標誌。

威爾博爾德博士觀察到,格陵蘭島與現代岩石之間的同位素182W的相對豐度減少了百萬分之15。
這個雖小但意義重大的變化,與解釋地球上可獲得的黃金過量是隕石撞擊的幸運副產品的理論非常一致。

威爾博爾德博士說:「從岩石樣品中提取鎢並對其同位素組成進行精確分析是非常困難的,因為岩石中可用的鎢數量很少。
事實上,我們是世界上第一個成功進行高質量測量的實驗室。」

撞擊隕石是由巨大的對流過程攪動到地幔的。
未來工作的一個誘人目標是研究這一過程需要多長時間。
隨後,地質作用形成了大陸,並將貴金屬(和鎢)集中在今天開採的礦床中。

威爾博爾德博士繼續說:「我們的研究表明,我們的經濟和許多關鍵工業過程所依賴的大部分貴金屬都是在地球被大約200億億噸小行星物質撞擊時碰巧新增到地球上的。」

這項研究得到了自然環境研究委員會(NERC)、科學技術設施委員會(STFC)和德國科學與技術協會(DFG)的資助。

文章來源 Where Does All Earth’s Gold Come From?