礦物也在進化嗎?

礦物：地殼中存在的含有特定化學成分（元素或化合物）的一種天然起源物，可以呈結晶個體存在或者散布在其他巖石中。在國際礦物學協會正式認可的5200多種礦物中，2/3礦物的形成與生命活動密切相關，208種完全（或絕大多數）來自人類活動，例如實驗室中生長的高質量激光晶體。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）在人造設備中生長出來的，自然界不存在。越來越多的科學家意識到，進化可能并不局限于生命，它也發生在其他大規模復雜系統中，礦物的進化就是最好的例子。

當“礦物進化”這個理念剛被提出時，許多人都視為謬論，畢竟進化的舞臺是生命，冰冷的礦物如何上演進化？但只要稍稍思考，我們就會發現進化的本質是多樣性的增加和復雜程度的提升。在這點上，礦物演化的確非常類似生物進化。

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過切割、研磨、拋光等加工步驟，以及熱處理、化學處理等后處理工藝，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，科學家總結出三個非常重要的時期。其中，地球和生命對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（包括石墨和金剛石）。如今，這些早期礦物被包裹在太陽系內的小行星中，記錄了早期太陽系的“配料信息”。歷經無數次的撞擊與熔融，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

相比單調的太空，地球這個更為復雜的熔爐為新礦物的形成創造了更豐富的條件。地幔活動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“聯姻”，石榴石在100千米深的地幔中結晶出完美的十二面體。

造山運動讓地下礦物在高溫高壓下交融、碰撞，發生變質，產生更多新礦物，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充到1500種，相比水星的300多種，這個數字已經非常驚人。一些科學家堅信：沒有地質活動的星球，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，都是生物礦化活動造就的。生命活動被認為大大加速了礦物種類的形成。

24億年前，藍藻釋放的氧氣將還原態礦物重新雕琢。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，就是在這個時期形成的。

讓人聞風喪膽的炭疽菌，其芽孢內部包裹著一層二氧化硅，它就像一個納米級的玻璃罩保護著這些危險細菌。趨磁細菌能利用鐵等元素，在細胞內合成納米尺度的磁小體，用來感應磁場方向并順著特定方向移動。細菌不僅能在細胞內合成礦物，它們還通過將金屬納米顆粒分泌到細胞膜外，從而誘導特定礦物在細胞外結晶。

珍珠貝外套膜分泌的珍珠層，堪稱自然界最精妙的復合材料：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。

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