- 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

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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。

四年前从美国斯坦福大学回国后，胡清扬加入到了高科中心任研究员。他的实验室在北京，但上海也常来，一来，高科中心在上海有分部，不少同事在这儿；二来，上海有他做实验经常用到的大型装置，也就是赫赫有名的上海光源——这座环形的庞然大物，就矗立在高科中心的马路对面。

胡清扬的领域——高压研究，听起来容易让人想偏，但实际和他交谈的时候，也许是因为他脸上时常泛起的、孩童般的笑容，你丝毫不会感觉到有“压力”。

在向我解释大氧化事件新假说背后的实验时，他从衣兜里掏出来一个月饼样的金属盒。这就是他实验中用来产生高压的装置，和想象中的高科技装置简直是天壤之别。

我瞅着他托在手里的这么一个小盒子，心想，这玩意能产生几百万个大气压？

胡清扬用来模拟产生地幔深部高压的机械装置 | 拍摄/邸利会

“反正这个东西每次坐飞机过安检，还都得解释一下。它其实是由上下两个部分组成的，你可以从侧面这个孔看一下。” 胡清扬指着金属盒的一侧说，“中间其实是上下两颗金刚石尖对尖对顶的一个结构，我们就在顶着的尖那放一点样品，然后合起来，用四个螺栓上力就可以了，拧个几圈，压力就上去了。”

如此简单的一个机械装置就能产生这么大的压力，真是让人惊奇！原来，两颗金钢石对顶的尖削磨的非常之尖，直径仅剩了数百个微米。初中物理告诉我们，正是由于受力面积如此的小，才能产生巨大的压强。

文章来源：《高压物理学报》 网址: http://www.gywlxbzz.cn/zonghexinwen/2022/0126/670.html