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世界講義 國家地理新鮮聞:解開十九世紀黃金樣本之謎
名人專欄 錢復專欄:談踏實
2020/12/07 第1353期
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國家地理新鮮聞:解開十九世紀黃金樣本之謎
圖說:紐約聯邦儲備銀行存放的金條。科學家藉由先進的儀器破解黃金之謎(照片/美國國家地理會社提供)
文/Maya Wei-Haas;呂玉嬋編譯、國家地理新鮮聞

「公羊角」的「自然金絲」

一八八七年,正值科羅拉多州的黃金產量接近頂峰之際,吉爾曼鎮附近的土撥鼠礦山發掘了一件意想不到的寶藏:一塊看似被延展拉長的金塊,表面有細齒紋路,尾端分成了三個大小不一的捲鬚。它高約十二公分,重約兩百二十克,有人說它像是被擠出的牙膏,也有人覺得更像是從擠花袋擠出來的糖霜。

由於形狀太過罕見,沒人願意破壞或削下少許樣本來檢測它是如何形成的。一百多年來,這個被稱為「公羊角」的黃金樣本一直是個謎。不過,近年借助洛斯阿拉莫斯國家實驗室的粒子加速器,研究人員終於首度窺探了公羊角的內部。

說到開採黃金,可能會讓你聯想到閃閃發光的天然金子沿河而下的畫面。不過,如果有天然加熱且富含礦物質的水流過岩石裂縫,黃金可能會長成令人讚歎的晶體,當黃金晶體被拉長後,通常就叫做「自然金絲」。

目前,公羊角自然金標本存放在哈佛大學的礦物與地質博物館。二十世紀中葉,哈佛校友伯拉格遺贈母校一批精彩的礦石收藏,其中包括了公羊角。

二○一八年二月,在土桑一年一度的寶石礦物展上,哈佛博物館策展人阿隆佐佩雷斯找上邁阿密大學礦物學者拉科范,替這一次的公羊角研究開啟了大門,他們決定以不破壞的方式破解公羊角的晶體結構。

挑戰來了,拉科范必須在遵守一系列安全協議的前提下,將這個無價之寶從麻州運送到實驗室所在的新墨西哥州。難上加難的是,洛斯阿拉莫斯國家實驗室是負責核子工程的國家級實驗室,要進入堶掠筋膍s,得先要走完繁複的申請作業流程。幸好,公羊角終究順利抵達了實驗室。

研究人員利用可以穿透黃金表面的中子轟擊標本,當中子撞上晶體結構時,會往不同的方向逃逸,晶體愈多,散射的路徑就愈分散,信號也就愈模糊。根據外形,研究人員猜測公羊角應該是由大量晶體所構成,但分析卻顯示,公羊角可能只有幾塊晶體組合。

這個結論與自然銀絲剛好形成鮮明的對比,自然銀絲比自然金絲更常見,在過去的研究中,研究人員曾經把標本切成薄片,發現銀絲是許多晶體連鎖相扣成束的結果。

在分析天然金絲的實驗中,研究人員也尋找被吸收的中子,結果發現了另一個驚喜,公羊角樣本實際上是含銀量高達百分之三十的金合金。

這次的發現對於科學研究有什麼特殊意義?這個答案還有待討論,但阿隆佐佩雷斯認為他們完成了博物館收藏的使命。博物館是公共教育的重要一環,同時也為下一代保護與收藏人類的自然歷史,等待未來的科學家利用更靈敏的儀器、更準確的方式來解決更複雜的問題,就好比這一次,科學家使用粒子加速器,研究了一個多世紀前就發現的黃金樣本。

阿隆佐佩雷斯說,大多數博物館的藏品是用來展示,但她認為從更高的層次來說,博物館的真正目的是科學和研究─以及推動科學向前發展。

 
錢復專欄:談踏實
文/錢復口述;黃瀚瑩編輯

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