3分彩选号欢迎您的到來!

                                                西藏千途旅游

                                                天文生命動物歷史地理謎團

                                                搜索

                                                科學家借助高科技手段發現全球最罕見黃金的秘密

                                                歷史長廊|2019-5-29 11:15

                                                來源:國家地理中文網|571人參與|0評論

                                                字體: 繁體 打印

                                                科學家借助高科技手段發現全球最罕見黃金的秘密

                                                  科學家來說,自然金絲一直是個美麗的謎團。研究這種致密金屬的方法只有幾種,再加上自然金絲極其罕見,因此沒人愿意進行會破壞其結構的檢測,F在,科學家們首次利用高科技手段對自然金絲的晶體結構進行了研究,這可能有助于他們弄清楚這些奇特的卷須是如何形成的。

                                                  供圖:THE MINERALOGICAL & GEOLOGICAL MUSEUM AT HARVARD UNIVERSITY,COPYRIGHT 2012,PRESIDENT AND FELLOWS OF HARVARD COLLEGE

                                                  撰文:MAYA WEI-HAAS

                                                  1887年,當科羅拉多州的黃金產量接近頂峰時,吉爾曼鎮附近的土撥鼠金礦發現了一件意想不到的寶藏:一根繩狀的金條,分成了三根卷須。這件金飾高12公分,重約0.23公斤,是迄今為止發現的最罕見黃金。

                                                  俄亥俄州邁阿密大學的礦物學家John Rakovan說:“這確實是一件獨一無二的物品,沒有任何東西可以與之相比!比欢,這件珍品在科學上也存在不足之處:沒人愿意損壞或切割已知的少量自然金絲樣本,進行必要的測試,以弄清楚其形成機制。幾十年來,這件金飾一直是一個美麗的謎團。

                                                  現在,研究人員在洛斯阿拉莫斯國家實驗室一臺0.8公里長的粒子加速器的幫助下,首次對這個被稱為“公羊之角”的精美樣品進行了深入研究。研究結果顯示,這個看起來像是幾十根閃閃發光的金絲構成的束狀物,實際上要么是一塊巨大的晶體,要么就是少量晶體生長在一起。

                                                  自然金絲的新研究尚未在同行評審的雜志上發表,但地質界已經開始對洛斯阿拉莫斯實驗室最近發布的一份研究概述進行熱烈討論。哈佛博物館的館長Raquel Alonso-Perez稱,目前的研究結果和未來的新研究可能會產生廣泛的影響,比如促成更高效的采礦技術和發現黃金的新用途。目前“公羊之角”保存于哈佛博物館。

                                                科學家借助高科技手段發現全球最罕見黃金的秘密

                                                  1931年,哈佛校友、熱心的礦物收藏家Albert C. Burrage在去世之前,組織了一次他精心收集的珍貴礦物收藏品的遺贈活動。在本圖中,其中一部分藏品贈送給了他馬薩諸塞州的母校。在1500多份珍藏品中,有一個特別珍貴:公羊之角。

                                                  供圖:THE MINERALOGICAL & GEOLOGICAL MUSEUM AT HARVARD UNIVERSITY,COPYRIGHT 2012,PRESIDENT AND FELLOWS OF HARVARD COLLEGE

                                                  丹佛自然科學博物館的地質學館長James Hagadorn說:“他們的研究不可思議,毫無疑問他們將進一步充實研究成果。我們也想過對我們的樣本進行同樣的研究! 丹佛自然科學博物館中珍藏了來自科羅拉多州的土撥鼠金礦的其它自然金絲樣本。

                                                  “這都是非常新穎、非常令人興奮的研究,”洛杉磯自然歷史博物館的礦物科學館長Aaron Celestian補充說,該博物館中也珍藏了自然金絲樣本。

                                                  金牙膏

                                                  開采黃金可能會讓人聯想到閃閃發光的金塊畫面,黃金在順水流而下的過程中被水流沖擊成金塊。不過,當黃金隨著自然加熱、富含礦物的水流流經巖石裂隙時,也可以變成令人驚嘆的晶體。當這些晶體變長后,通常被稱為自然金絲。

                                                  “這有點像大猩猩踩在一管牙膏上,除了牙膏是純金的,” Hagadorn說。

                                                  雖然這種光滑的金絲相對比較常見,但真正的自然金絲卻極為罕見。Hagadorn說,這種金子可以從上面的凹槽辨認出來,就好像金子是從裱花袋中擠出來的一樣,因此得名自然條紋金絲。據Rakovan估計,目前已知的能產生這類樣品的金礦數量可能一只手就能數過來。

                                                  公羊之角目前保存于哈佛大學的礦物學和地質學博物館。20世紀中期,作為哈佛校友Albert C. Burrage遺贈的珍貴礦物收藏品的一部分,公羊之角被送到這家博物館。在發現公羊之角的年代,按重量計算,其價值為160美元,相當于今天的4500美元。出于安全考慮,Rakovan拒絕透露其目前的價值,只是表示它值“一大筆錢”。

                                                科學家借助高科技手段發現全球最罕見黃金的秘密

                                                  公羊之角發現于1887年,是迄今為止人類發現的最大自然金絲樣本。人們很快認識到它的珍貴稀有和潛在價值。1893年,丹佛的《大分水嶺》雜志上發表了一篇文章,稱這個樣本是一塊“奇特而罕見的金子”。

                                                  供圖:THE MINERALOGICAL & GEOLOGICAL MUSEUM AT HARVARD UNIVERSITY,COPYRIGHT 2012,PRESIDENT AND FELLOWS OF HARVARD COLLEGE

                                                  2018年2月,在圖森市一年一度的礦物珠寶展上,Alonso-Perez與Rakovan取得了聯系,以了解他對研究公羊之角的興趣。Rakovan仍然記得小時候在博物館里參觀時見過這個閃閃發光的展品,因此沒有絲毫猶豫。他和團隊與洛斯阿拉莫斯國家實驗室的研究人員進行了合作,希望通過非破壞性技術破譯公羊之角的晶體結構。

                                                  不過,這也提出了一個巨大的挑戰:將一件必須遵守一系列安全協議的無價之寶從馬薩諸塞州運送到新墨西哥州。

                                                  “我們花了幾個月的時間準備所需的文件,滿足規定的政策,” Alonso-Perez說道,她還補充說,在核設施了開展研究只會增加所需文件的數量。不過,最終那塊金子還是順利踏上了旅程。

                                                  洛斯阿拉莫斯國家實驗室中子科學中心的物理學家Sven Vogel稱:“這可能是我經手過或保存過的最有價值的東西!

                                                  金與銀

                                                  在洛斯阿拉莫斯國家實驗室,研究小組利用中子轟擊公羊之角樣本。中子是構成原子的亞原子之一,可以穿透黃金的表面。當這些粒子撞擊晶體結構后,會向不同方向移動。對于單晶構成的樣本,散射的中子通常只沿著幾條路徑運動。晶體越多,散射中子的運動路徑就越散亂,觀察到的信號就越模糊。

                                                  研究小組的分析顯示,公羊之角很可能只是由少量晶體組成,而不是像看起來的那么多。研究小組還分析了來自哥倫比亞的一個小得多的自然金絲樣品,該樣本卷曲成單螺旋,結果表明它似乎也是由非常少的晶體構成。

                                                  這一結論與自然銀絲形成了鮮明對比。自然銀絲與自然金絲類似,只是更為常見。在之前的研究中,研究人員對這些銀質樣品進行了切割,結果發現它們是由許多相互連接的晶體束構成。

                                                  對于自然金絲,研究人員還尋找了被吸收的中子,結果發現了另一個令人驚訝的事實:兩個自然金絲樣本實際上都是含銀30%的金合金。研究者在洛斯阿拉莫斯國家實驗室開展了另一項研究,使用強大的x射線進行探測(比醫學掃描使用的x射線能量強100多倍),結果表明兩個樣本的密度相似,因此構成成分也是相似的。

                                                科學家借助高科技手段發現全球最罕見黃金的秘密Albert C. Burrage(左)坐在位于波士頓聯邦大道的家中的礦物展品前面。

                                                  供圖:THE MINERALOGICAL & GEOLOGICAL MUSEUM AT HARVARD UNIVERSITY,COPYRIGHT 2012,PRESIDENT AND FELLOWS OF HARVARD COLLEGE

                                                  完成使命

                                                  新發現意味著什么還有待討論,不過發表于《地質學》雜志上的一項新研究可能會提供一些線索,該研究深入探究了自然銀絲的形成機制。在上述研究中,Rakovan和另一組研究人員通過硫化銀合成了人造銀絲,以梳理其形成機制。早在16世紀就有文獻記載,當時冶煉銀礦的礦工報告說,他們在冶煉期間看到了閃閃發光的金屬絲。在新的研究中,研究者通過在硫化銀塊上創造溫度梯度以合成人造銀絲時,采用了類似的方法。

                                                  Rakovan解釋說,人造銀絲的形成源于硫化銀的一種特殊性質,即所謂的超離子傳導,也就是說在溫梯度度或電壓梯度的幫助下,銀離子會以驚人的速度穿越固態巖石。這些高速銀原子聚集在硫化銀塊的表面,最終將銀絲的尖端向上推離。隨著更多銀聚集于硫化銀塊的底部,銀絲就會繼續生長。在短短半小時內,研究人員就能培育出0.7公分長的銀絲。

                                                  “你可以看到銀絲在你眼前生長,” Rakovan說。

                                                  研究人員推測,或許速度就是自然銀絲中存在如此多相互連接的晶體的原因。黃金的活性更差,也不會自然形成硫化物,因此其生長速度可能就會慢得多,能夠形成更大更少的晶體。Rakovan把這個過程比作砌一堵磚墻。

                                                  “如果你慢慢地建造一堵磚墻,你會建成一堵又平又直的墻。但如果每個人都匆忙地把磚頭扔下去,然后把它們粘結在一起,那這堵墻就會充滿缺陷。從本質上講,這些缺陷就是(晶體)晶粒邊界,”他說。未來,研究者將會通過高科技手段對黃金和白銀進行研究,可能有助于找出其中一些答案。

                                                  Rakovan補充說:“在過去的兩年里,我們對自然銀絲的認識超過了過去400年。我們的研究方法和創意非常了不起!

                                                  對于Alonzo-Perez來說,新研究有著更大的意義:“我覺得我們完成了博物館藏品的使命,”她說。

                                                  雖然博物館是公共教育的主要組成部分,但博物館也是一個寶庫,為未來的科學家保護人類的自然歷史,而科學家則可以通過更加靈敏的測試來解決更復雜的問題,比如用粒子加速器研究一個多世紀前發現的黃金樣本。

                                                  “博物館的大多數藏品都是用來展覽的,人們來這里參觀和欣賞,”她說!安贿^,我認為,歸根結底博物館藏品的目的是用于科學和研究,推動科學向前發展!

                                                微信掃一掃
                                                微信掃一掃
                                                北風的微信
                                                支付寶掃一掃
                                              1. 行者物語 責任編輯:語燃
                                              2. 分享到:
                                                西藏千途旅游
                                                探索資訊
                                                探索畫報
                                                公益視角
                                                動物世界
                                                戶外課堂

                                                行者物語官方微信
                                                官方微信
                                                北風的微信
                                                總編微信
                                                行者物語投稿 投稿郵箱:news@xzwyu.com在線投稿
                                                © 2011-2017 行者物語網(xzwyu.com) All Rights Reserved.

                                                3分彩选号