礦物也在進(jìn)化嗎?

礦物：地殼中存在的含有特定化學(xué)成分（元素或化合物）的一種天然起源物，可以呈結(jié)晶個(gè)體存在或者散布在其他巖石中。在國際礦物學(xué)協(xié)會(huì)正式認(rèn)可的5200多種礦物中，2/3礦物的形成與生命活動(dòng)密切相關(guān)，208種完全（或絕大多數(shù)）來自人類活動(dòng)，例如實(shí)驗(yàn)室中生長的高質(zhì)量激光晶體。激光晶體與天然礦物不同，是通過精密的工藝（如提拉法、冷坩堝法等）在人造設(shè)備中生長出來的，自然界不存在。越來越多的科學(xué)家意識(shí)到，進(jìn)化可能并不局限于生命，它也發(fā)生在其他大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)中，礦物的進(jìn)化就是最好的例子。

當(dāng)“礦物進(jìn)化”這個(gè)理念剛被提出時(shí)，許多人都視為謬論，畢竟進(jìn)化的舞臺(tái)是生命，冰冷的礦物如何上演進(jìn)化？但只要稍稍思考，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)進(jìn)化的本質(zhì)是多樣性的增加和復(fù)雜程度的提升。在這點(diǎn)上，礦物演化的確非常類似生物進(jìn)化。

造激光晶體，步驟有多繁雜？

以提拉法為例，先將高純度原料在高溫熔爐中熔化，然后用籽晶慢慢提拉，使晶體在籽晶上逐漸生長。生長出的晶體還需經(jīng)過切割、研磨、拋光等加工步驟，以及熱處理、化學(xué)處理等后處理工藝，才能滿足苛刻的性能要求。

礦物：越來越多

回顧太陽系中礦物的演化史，科學(xué)家總結(jié)出三個(gè)非常重要的時(shí)期。其中，地球和生命對(duì)礦物演化起到了舉足輕重的作用。

星塵初啼

在太陽系形成初期，礦物的種類非常有限，基本上只有氧化物、碳化物、硝酸鹽、硅酸鹽、碳單質(zhì)（包括石墨和金剛石）。如今，這些早期礦物被包裹在太陽系內(nèi)的小行星中，記錄了早期太陽系的“配料信息”。歷經(jīng)無數(shù)次的撞擊與熔融，早期太陽系的礦物種類膨脹到250種，接下來等待著它們的是行星熔爐。

行星熔爐

相比單調(diào)的太空，地球這個(gè)更為復(fù)雜的熔爐為新礦物的形成創(chuàng)造了更豐富的條件。地?；顒?dòng)讓熔巖包裹著各種礦物涌出地表，俯沖板塊則將海水帶入地幔深處，輝石與長石在高壓下“聯(lián)姻”，石榴石在100千米深的地幔中結(jié)晶出完美的十二面體。

造山運(yùn)動(dòng)讓地下礦物在高溫高壓下交融、碰撞，發(fā)生變質(zhì)，產(chǎn)生更多新礦物，例如安第斯山脈的斑巖銅礦、西伯利亞的鉆石管道、東非大裂谷的沸石礦床、緬甸北部的翡翠礦……地球用15億年將礦物種類擴(kuò)充到1500種，相比水星的300多種，這個(gè)數(shù)字已經(jīng)非常驚人。一些科學(xué)家堅(jiān)信：沒有地質(zhì)活動(dòng)的星球，無法誕生如此豐富的礦物種類。

生命工廠

我們嘴里的牙齒和全身的200多塊骨骼，都是生物礦化活動(dòng)造就的。生命活動(dòng)被認(rèn)為大大加速了礦物種類的形成。

24億年前，藍(lán)藻釋放的氧氣將還原態(tài)礦物重新雕琢。黃鐵礦等亞鐵礦物在氧化作用下，化作赤鐵礦和磁鐵礦；溶解在海洋中的鐵離子被氧化形成不溶于水的鐵氧化物，沉淀成條帶狀鐵礦層，為整個(gè)地球表面披上一層厚厚的“鎧甲”。位于遼寧的鞍山鐵礦，就是在這個(gè)時(shí)期形成的。

讓人聞風(fēng)喪膽的炭疽菌，其芽孢內(nèi)部包裹著一層二氧化硅，它就像一個(gè)納米級(jí)的玻璃罩保護(hù)著這些危險(xiǎn)細(xì)菌。趨磁細(xì)菌能利用鐵等元素，在細(xì)胞內(nèi)合成納米尺度的磁小體，用來感應(yīng)磁場方向并順著特定方向移動(dòng)。細(xì)菌不僅能在細(xì)胞內(nèi)合成礦物，它們還通過將金屬納米顆粒分泌到細(xì)胞膜外，從而誘導(dǎo)特定礦物在細(xì)胞外結(jié)晶。

珍珠貝外套膜分泌的珍珠層，堪稱自然界最精妙的復(fù)合材料：每平方毫米包含3000層交替排列的文石（碳酸鈣）片與甲殼素，其斷裂韌性比純礦物高出3000倍。人類最新研發(fā)的防彈陶瓷，仍在追趕這種5億年前就已誕生的生物智慧。

印度洋熱液噴口處的鱗角腹足蝸牛，足部覆蓋著硫化鐵鱗片。這些由硫還原菌共生誘導(dǎo)形成的磁黃鐵礦鎧甲，不僅能承受高溫高壓，還可能幫助這些蝸牛感知熱液噴口的電磁場變化。

實(shí)際上，生命和礦物是共同進(jìn)化的，特定的礦物催生了生命，為生命提供物質(zhì)基礎(chǔ)，而生命又反過來將礦物的形態(tài)和種類推升到一個(gè)新高度。這種相互交織共同孕育了這個(gè)精彩紛呈的世界。