可紧接着的问题来了，这么小的尖端上，如何装样品？

原来，是在光学显微镜的辅助下，用一根绣花针头手动装样。

在胡清扬示范后，我也尝试了一把。但在显微镜的放大下，绣花针的针头已经和铁棒差不多大小，平常大看不出来的手的微小颤动，传递到绣花针那里，其实已经是剧烈的晃动，几乎没有办法准确地把样品推到金钢石尖的圆心处。

“你要不一只手扶着点桌子，这样稳当些。” 胡清扬在一边打趣道。

虽然了解他的好意，但我心里知道，这种生理性的抖动并不是那么容易控制。现场的工程师告诉我，就这样看似简单的装样操作，也得耗费初学者几个月的时间才能掌握。

就是靠着如此简单的装置，胡清扬所在的团队制造了许多高压下才存在的奇特物质，比如二氧化铁（FeO2）。具体的做法是，金钢石对顶产生76亿帕高压，这差不多相当于地表下1700千米的压力，然后加入赤铁矿的成分三氧化二铁，充入氧气，再用激光加热样品到1700K（约1400摄氏度），一种超级氧化的化合物过氧化铁（FeO2）就诞生了。

“如果在高中化学里看见这个东西，肯定会有疑问的，但是在地球深部的高压下，就会有地球表面一个大气压下看不到的化学反应，生成新的物质。” 胡清扬解释道。

这种晶体结构类似二硫化亚铁（FeS2）的物质，在高压下，竟然可以很稳定地存在。嗯，看来以后，这个知识点要放到高中化学里了——铁氧化物的终极形态不再是三氧化二铁（毕竟高压下的三氧化二铁还可以进一步转化为二氧化铁（FeO2））。

水与铁之歌

不过，当胡清扬他们把发现二氧化铁的论文寄给《科学》杂志时，却遭到了拒绝。杂志反馈的意见是，这可能是有趣的化学，但没有实际意义。

那么，人工高压下制造出的物质，是否在地球深处真实存在呢？总不能打个2000千米的深井去看看吧，况且人类挖的最深的井也才万米，差了有两个数量级。

事实上，胡清扬等人进一步做实验发现，在几十亿、上百亿的高压下（相当于超过1800千米的地幔深处），水已经变成了一种非常强的氧化剂，甚至可以将铁氧化为二氧化铁。

俯冲板中的含水矿物（蓝色）携带水与铁芯反应形成富氧多层块（深棕色）。反应过程中形成多层富氧层，氢从这一系列的化学反应中逸出并上升以维持氢循环。富氧多层块横向移动并累积。一些富氧多层块（小块）被分散并与地核和地幔交界面的硅酸盐和氧化物混合。

这就有实际的意义了。

水、铁都是地球上再常见不过的物质了。我们这个星球本来就称为 “蓝色星球”，海洋占到了地球表面超过七成，而铁则是地球所有元素中按照重量来说排第一的物质。

可以说，在这个星球上，最不缺的就是水和铁。

那么，当大量的水或含水矿物通过板块运动，进入地球深部，在高压之下遇到铁，可以设想也将生成二氧化铁，而且量应该不会少。

二氧化铁由于其密度高于地幔矿物，但低于地核，因此很可能会漂浮、富集在地核和地幔的交界处，当累积到达临界点，而又遇到偶然因素的刺激，如小行星撞击，地球内部的运动等的影响下，将突然爆发，释放出大量的氧气到地球表面——这可能就是 “大氧化事件” 的始作俑者。

除了解释大氧化事件，累积的二氧化铁层块也可能是地核地幔交界面上地震波异常的来源——人们很早就知道，在地核和地幔的交界处有一些区域的地震波速很慢，一直以来没有太满意的解释。

“我们既然合成了二氧化铁，也想测量下它的波速，我们发现在一定的混合比例下，基本上和观测到的慢速地震波数据是完全吻合的。” 胡清扬说。

不仅如此，如此单一的高压机理，能用来解释的现象还有不少，比如超大陆的分和合，大火山省，生物五次大灭绝，四大冰期，大气中的氧气，甚至有氧生物的出现等等，大有一举定乾坤的气势。

而他们后续发表的这一系列发现，其内涵已经愈加丰富，看起来最初突破性的结果即便被 “顶刊” 拒绝，有时并不见得是坏事。

高压下的乐趣

尽管发现二氧化铁这项工作本身没有耗费太长时间，但就整个高压研究而言，胡清扬也算是个老手了，今年是第十二个年头。

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