2024年年初,“爾濱”和江西的特產(chǎn)互贈讓網(wǎng)友們紛紛發(fā)出“你有這個不告訴我?”的感嘆,并自發(fā)地展開了一場全國范圍內(nèi)的“農(nóng)業(yè)大摸底”行動。摸底之下,可謂是驚喜連連,甚至在一些非農(nóng)業(yè)領域,也被大家挖掘出不少認知之外的“新特產(chǎn)”。
素以產(chǎn)糧聞名的中原大省河南,就交出了一份閃閃發(fā)光的答卷——據(jù)統(tǒng)計,中國人造金剛石年產(chǎn)能占全球的50%以上,其中超過90%的產(chǎn)能都在河南,有“人造鉆石之都”稱號的河南柘城縣年產(chǎn)鉆石單晶15億克拉。且當下人造鉆石的技術已趨于成熟,到了以假亂真的地步,受此影響,國際鉆石價格也隨之“跳水”,“鉆石恒久遠,一顆永流傳”早已成為過去式。這種變化讓人不禁發(fā)問,既然鉆石都能人工生產(chǎn)了,那么在婚戀市場乃至整個金融市場上都長期占據(jù)重要位置且單價不斷攀登新高峰的“硬通貨”——黃金,是否有通過人工量產(chǎn),將黃金單價“打下來”的可能呢?
砂金
天外之物還是大地饋贈?
很早之前,人類就曾進行過無數(shù)次“人造黃金”的嘗試。無論是《史記》中在丹砂中煉出金子,或是中世紀煉金師“點石成金”的秘法,在現(xiàn)代都被認定為是“虛假宣傳”。如果選擇抄人造鉆石的作業(yè),那么,我們通過人工還原黃金的形成過程,就有可能讓人造黃金變?yōu)楝F(xiàn)實。所以,想要人造黃金,首先要回答的問題就是——“黃金是怎么形成的?”
地球上的黃金究竟是從哪里來的?最初的黃金是“恒星最后的余暉”,它們來自宇宙中的恒星核融合。當恒星死亡時,會發(fā)生超新星爆炸或中子星合并等劇烈的天文現(xiàn)象,并釋放出巨大的能量和物質(zhì),其中就包括黃金這樣的重元素。這些重元素隨著塵埃和氣體飄散在宇宙中,最終有一部分來到地球。
在地球形成之初,由于小行星的頻繁撞擊產(chǎn)生的熱能,使得地球呈熔融狀態(tài),由于黃金的密度較大,在這個過程中它逐漸下沉到地球內(nèi)部,僅有極少數(shù)留在了地球表面。而后在地球長達46億年的演化過程中,地球板塊運動又通過地下巖漿將一部分黃金帶到地表,等到冷卻后就形成含金成礦帶。
這部分“重見天日”的黃金,根據(jù)形成原因的不同,可分為脈金和砂金。
所謂脈金,是形成于巖脈中,主要是中、低溫熱液成因的含金石英脈礦床。當?shù)V石含有天然金時,金會以粒狀或微觀粒子狀態(tài)藏在巖石中,這種礦床中除了自然金之外,還常見黃鐵礦、黃銅礦、毒砂等其他多種礦物;而砂金則是由于黃金對化學風化具有較強的抵抗能力,在外界溫度變化、流水侵蝕等物理風化作用下巖石變得破碎,原本存在于巖石中的細小金子顆粒就保留在土壤層中,或是隨著流水被沖向遠方,沉淀在河床底部的低洼處或海洋淺灘處,于是就形成了砂金。
不過,即使具有不同的表現(xiàn)形式,黃金的誕生都與核聚變、核裂變具有密切的關系。那么在當下的技術條件下,是否可以通過核聚變過程產(chǎn)生黃金,從而達到人造黃金的目的呢?
答案是,可以。
撞出黃金或是大海撈金?
1941年,美國哈佛大學的班布里奇博士帶領科研小組成員,首次成功利用“慢中子技術”將比金原子序數(shù)大1的汞(80號元素)變成了金(79號元素);無獨有偶,在近40年后的1980年,美國勞倫斯伯克利國家實驗室的研究人員用同樣的方法將鉍(83號元素)轉(zhuǎn)變成了金(79號元素)。他們所使用的“生金”利器,正是高能粒子加速器。
大型強子對撞機(概念圖)
由于世間萬物都是由原子構成的,而原子是由原子核和核外電子組成。原子核中,質(zhì)子數(shù)的數(shù)量決定了原子是哪一種元素。根據(jù)這一原理,金元素含有79個質(zhì)子,我們只需要想辦法制造出79個質(zhì)子的原子核,就可以順利地進行人造黃金的制備。上述的兩次實驗,正是美國科學家利用原子對撞機的原理,使用與黃金原子數(shù)量相近的元素,通過原子核對撞方法生成了人造黃金。
到1997年時,日本科學家松本高明通過核種變換技術再次完成了人造黃金。他利用高能伽馬射線對1.34噸汞進行了長達70天的照射,使汞失去一個質(zhì)子而變?yōu)樾碌脑樱罱K在實驗結束后得到744克黃金。
這樣看來,人造黃金似乎并不困難,然而越來越貴的黃金單價顯然證明,這些方法并沒有“推而廣之”。那么,究竟是什么原因阻止了人造黃金大行其道的步伐?
是巨大的時間成本和經(jīng)濟成本,以及極低的投入產(chǎn)出比。
首先,利用高能粒子加速器的成本太高。研究人員發(fā)現(xiàn),制造1g黃金,花費的時間居然比核聚變形成金元素的時間還要長!其次,換用原子對撞機后,其隨機性大大增加,實驗中得到金元素的比例不足40%。而松本高明的核變種技術由于涉及核反應,其中巨大的能量損耗令人咋舌。據(jù)松本高明透露,該實驗共計花費1.5億日元(約合人民幣1000萬元),最后僅得到了744克的黃金(約合人民幣28萬元)。這樣勞心勞力的制作方法,其實驗成本已經(jīng)遠遠超過了物品實際價值,且實驗條件極為苛刻,并不具備量產(chǎn)的潛力。
人造之路不通,那么選擇“開源”是否可行呢?除了在地表中,海洋中同樣蘊含著大量黃金,據(jù)估計,海洋中的黃金總儲量約在100億噸。人類至今也不過開采了陸地礦藏的17萬噸黃金,與海洋黃金的蘊藏量相比,只能算是“毛毛雨”。然而,想要做“海中金”的搬運工同樣不易。
由于水中金的濃度極低,一般僅為0.001~0.5毫克/噸,平均為0.0112毫克/噸,提取極其困難。且海水中的金主要呈可溶的非離子狀態(tài),呈離子態(tài)或散粒狀的金只占海水中金總量的20%左右,通過吸附法、離子交換法及沉淀法等,人們曾經(jīng)進行了一些在海水中提取黃金的嘗試,如在第一次世界大戰(zhàn)之后,德國有位科學家采取了約4000份水樣進行化驗和提取試驗,最終證明從海水中提取黃金不具備商業(yè)上的可行性,提取黃金的成本遠比黃金本身要貴得多;在19世紀90年代和20世紀初,美國和英國又分別有人宣稱成功地從海水中提取了黃金,后來也被證實是謊言。
綜合看來,由于技術限制和成本限制,目前人造黃金的夢想在現(xiàn)實中還并不可行。除了進一步提升自然金的開采效率之外,對現(xiàn)有黃金制品或者含黃金配件中再生金進行回收利用仍是現(xiàn)階段的主流辦法。據(jù)了解,每噸廢舊手機可以提煉約200克黃金,不少人形象地將其描述為“下一個金礦就隱藏在手機里”,而人造黃金這個人類“自古以來”的夢想,仍要仰賴進一步的技術進步和空間開發(fā)。
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