二氧化铁|胡清扬,高压下的魔法师


二氧化铁|胡清扬,高压下的魔法师
本文插图
- 编者按 -
大约20亿年前 , 地球大气中的氧气含量突然增加 , 这一对地球生命等产生重大影响的改变被称为大氧化事件(Great Oxygenation Event, GOE) 。 对GOE的成因 , 科学家们提出了 , 包括蓝藻菌的光合作用在内的若干种假说 , 但依然不能称得上满意 。
近年来 , 北京高压科学研究中心的科学家们给出了一种新的假说框架 , 即在地幔深处的高压作用下 , 水将铁氧化为二氧化铁并累积漂浮在地核和地幔的交界处 , 在某个时刻遭遇偶然因素的刺激 , 最终释放出大量氧气涌向地球表面 。 胡清扬和合作者们利用高压实验发表了多个重要结果 , 支持了这一假说 , 也获得了越来越多的外界关注 。 最近 , 《知识分子》走进高科中心 , 和胡清扬聊了聊 , 一探背后的发现历程以及他的 “高压” 人生 。
撰文|邸利会
责编|刘楚
在孤独地生活了大概25亿年后 , 地球决定不再过这种无聊日子 。 它要在海水中、大气里 , 大幅增加一种成分——氧气 。
就像绝顶的高人 , 看似一个简单动作 , 却有四两拨万斤的效果——氧气在大气中的比例由之前的千分之一跃升到今天的21%;有了氧 , 大部分的生命 , 包括我们人 , 有了生机;甚至天文学家要寻找适宜的系外行星 , 也要把空气中是否含氧作为一项重要的指标 。
氧气的出现 , 让地球的面貌彻底改变 , 说是一次改头换面也不为过 。
可氧气究竟从何而来?为什么会在短期内有指数式暴增?
这种称为 “大氧化事件” 的原因迄今并不很清楚 。 一种流行的说法是因为蓝藻菌的光合作用 。 据说这种生物在35亿年前就已存在 , 在它学会了利用阳光、二氧化碳和水合成有机物后 , 氧气作为产物就在环境中逐渐累积 。
但这只是一种假说 。 还有其它更好的解释么?
近几年 , 胡清扬所在的北京高压科学研究中心(以下简称高科中心)的科学家们提出了一种新的假说 。 他们认为 , 这些大量的氧气不是来自蓝藻 , 或者外太空 , 而是源自约1800公里以下的地球深部——大概从地球一半厚度开始 , 直至地幔和地核的交界处 , 在几十亿帕的压强下 , 新的化学反应正在发生 , 新的物质正在积累 , 从而为大量氧气的喷发创造了条件 。
这一想法简单、优雅 , 听起来引人入胜 。 当然 , 在科学上 , 再美妙的想法也需要有实验证据作为支持 。
揭秘时刻
趁着胡清扬在上海出差的间隙 , 我赶紧约了他聊聊 。 30出头这个年纪 , 正处于科研的黄金期 , 我不想太耽误他时间 。 在他个人主页上 , 可以看到密密麻麻的行踪记录 , 做报告 , 交流研究 , 论文发表等等 , 安排的很是紧凑 。