版權歸原作者所有，如有侵權，請聯係我們(men)

上周，受到當前俄烏(wu) 緊張局勢的影響，國際金融市場發生了一件“史詩級逼空”事件。一種相對小眾(zhong) 的金屬“鎳”在倫(lun) 敦金屬交易所的價(jia) 格兩(liang) 個(ge) 交易日累計大漲250 %，刷新了曆史記錄。這次金融熱點事件被許多媒體(ti) 戲稱為(wei) “妖鎳”行情。下麵，就讓我們(men) 一起跨越百億(yi) 年的宇宙洪荒，去探秘“妖鎳”的前世今生。

01 “妖鎳”之名，與(yu) 生俱來

鎳（Ni），元素周期表第28號元素，銀白色金屬，熔點1453 °C，沸點2732 °C，因原子結構和化學性質相似，與(yu) 鐵（Fe）、鈷（Co）合稱“鐵族元素”。

金屬鎳 | 圖源：網絡

17世紀時，德國的銅礦商一直試圖從(cong) 一種表麵有綠色塗層的暗紅色礦石中提煉銅，但沒有成功。無奈之下，他們(men) 將其命名為(wei) “kupfernickel”，意為(wei) “妖精的銅”。1751年，瑞典礦物學家和化學家阿克塞爾•弗雷德裏克•克龍斯泰特（Axel Fredrik Cronstedt）最早從(cong) 該礦石中分離出金屬鎳，並采用德國礦工傳(chuan) 說中淘氣妖精之名將其命名為(wei) Nickel（與(yu) 英語中魔鬼的別稱“Old Nick”相近）。

紅砷鎳礦石（Kupfernickel） | 圖源：網絡

值得一提的是，鎳的近親(qin) ——鈷是克龍斯泰特的老師瑞典化學家喬(qiao) 治•布蘭(lan) 特從(cong) 輝鈷礦（硫砷化鈷）中發現和命名的；而Cobalt（鈷）這個(ge) 名字來源於(yu) 德語“kobold”，是“小妖精”之意。因為(wei) 含鎳和鈷的礦石往往也含有砷（As）元素，在冶煉過程中會(hui) 釋放出劇毒的三氧化二砷（砒霜），嚴(yan) 重威脅工人的健康，所以從(cong) 這個(ge) 意義(yi) 上講，無論是“妖鎳”，還是 “魔鈷”，都可謂“名副其實”了！

02 哪裏來的“妖鎳”？

讓我們(men) 回到138億(yi) 年前的宇宙誕生之初，看看組成這繽紛世界的元素是如何產(chan) 生的。根據宇宙起源的大爆炸理論，在大爆炸發生的數百秒內(nei) ，質子和中子合成了氫、氦和極少量鋰。1957年，Burbidge夫婦、Fowler 和Hoyle發表了著名的B2FH理論，認為(wei) 其他元素是在大爆炸產(chan) 生的原初氫和氦的基礎上，由恒星燃燒、慢速中子俘獲（s過程）、快速中子俘獲（r過程）等一係列過程合成的。在大質量恒星內(nei) 部，輕的元素不斷聚變，從(cong) 外向內(nei) 依次發生氫、氦、碳、氖、氧、矽的燃燒，直至形成一個(ge) 鐵鎳的核；而原子序數更大的元素則可能形成於(yu) 超新星爆發、雙中子星合並等事件。

紅巨星內(nei) 部的核反應和圈層結構示意圖 | 圖源：網絡

雖然科學家們(men) 還在不斷地改進、拓展和完善B2FH理論，可以確定的是組成我們(men) 太陽係的絕大部分元素都是曆經多次的星體(ti) 演化，逐步合成的。

太陽係元素的起源。鎳起源於(yu) 白矮星爆發以及大質量恒星內(nei) 部的核合成過程。 | 圖源：SDSS.org

03 “妖鎳大本營”

由於(yu) CI群碳質球粒隕石的化學成分（少數揮發性元素除外）與(yu) 太陽光球層非常接近，因而常用來近似地代表整個(ge) 太陽係的平均成分。據此推算，太陽係的平均鎳含量約為(wei) 1.1 wt%；而地殼的平均鎳含量僅(jin) 為(wei) 80 ppm，不足太陽係平均含量的百分之一。那麽(me) ，“妖鎳”都去哪兒(er) 了？

探索這個(ge) 問題需要我們(men) 回到46億(yi) 年前太陽係新生之時，去了解行星的熔融分異。這是指在行星的形成過程中，由於(yu) 放射性核素衰變產(chan) 生的熱能導致其組成物質發生熔融；因為(wei) 金屬和矽酸鹽熔體(ti) 的不混溶，密度較大的鐵鎳金屬“下沉”形成金屬核，而較輕的矽酸鹽部分則“上浮”並演化為(wei) 殼和幔的結構。顯然，地核是地球上的“妖鎳大本營”，地球的絕大部分鎳元素都在地核內(nei) 。

類地行星的核-幔-殼結構示意圖 | 圖源：修改自網絡

在距離地球數百萬(wan) 英裏處，位於(yu) 火星和木星之間的小行星帶聚集了上百萬(wan) 顆小行星，其中大量的金屬質小行星是除大行星內(nei) 核外，太陽係的另一個(ge) “妖鎳大本營”。鐵隕石是來自金屬質小行星的樣品，其鎳含量可高達5 wt%—17 wt%以上。鐵隕石主要由鐵鎳金屬及其硫化物、磷化物等組成，在酸的腐蝕作用下常呈現特征的維氏台登結構。由於(yu) 鐵鎳合金具有良好的耐腐蝕性和延展性，數千年前的古人就開始利用隕鐵打造兵器和勞動工具等。

Carbo鐵隕石的維氏台登結構 | 圖源：修改自Meteorites & the Early Solar System II

04 抓住那個(ge) “妖鎳”！

鎳是一種重要的工業(ye) 金屬，在鋼鐵、機械、建築和化工等行業(ye) 需求量巨大，而地殼中鎳的儲(chu) 量有限，且鎳礦的開采對地球生態環境造成了許多負麵影響。為(wei) 了保護地球的自然資源和環境，人們(men) 開始將視線轉向太空資源的開發和利用。美國國家宇航局NASA計劃探測一顆直徑約200千米、由鐵鎳金屬和鉑、金等貴金屬組成的小行星16 Pysche（靈神星）。據估計這顆小行星價(jia) 值超10000萬(wan) 億(yi) 美元，即使讓80億(yi) 地球人平分，也能使每個(ge) 人都成為(wei) “百萬(wan) 富翁”。

小行星16 Psyche探測假想圖 | 圖源：NASA

近十多年來，已有數十家國內(nei) 外公司致力於(yu) 小行星采礦技術的研究和開發。雖然目前技術上還不成熟，但隨著人類社會(hui) 的發展，對太空資源的開發利用將是大勢所趨。我們(men) 不妨大膽地想象一下，未來的太空采礦機器人在小行星帶自如地巡遊，發現富鐵鎳的目標小行星後，一把將其抓住，“妖鎳，快隨我回地球！”。相信在不久的將來，這樣的想象一定會(hui) 成為(wei) 現實！

太空采礦假想圖 | 圖源：DeepSpaceIndustries

作者簡介：王英，中國科學院紫金山天文台天體(ti) 化學和行星科學實驗室副研究員，研究領域：隕石學和天體(ti) 化學。

歡迎掃碼關(guan) 注深圳科普！

我們(men) 將定期推出

公益、免費、優(you) 惠的科普活動和科普好物！