地球表面上的铁——无论是小钉子还是大铁柱，长期暴露在潮湿的空气中都会慢慢发红、变脆，我们将这种变化称为生锈，其本质是铁发生了氧化反应，生成了氧化铁，也就是铁锈。据我们所知，地球的核心流动着巨量的熔融铁水，那么地核会生锈吗?

地核有生锈条件吗?

铁不会平白生锈，只有遇到水和氧才会生锈，地核里的铁是否有生锈的条件呢?

虽然地核究竟有些什么，人类目前还没办法亲眼看到，但有一些间接证据表明，地核很可能有许多水。地核的水是怎么来的?科学家对此有不同的猜测，有的人认为是地球形成早期，撞击地球的小行星将大量的水塞到了地核中，还有的人认为地核的水来自地球本身，板块运动将地表水带入了地核。

在高温高压的地核中，水分子的结构与地表水不太一样。水被加热时，分子运动会比低温状态下更加活跃，甚至从液态变为气态，但高压却会禁锢水分子，迫使其留在原位。这两种相互矛盾的力量造成了水分子结构的变化，一大部分水分子会在高压作用下，失去一个氢原子，变成羟基(-OH)。变成羟基之后，氧的身边只剩下一个氢，这两个原子会紧紧地“报团取暖”，结合得更加牢固，总体积也变得更小，最终得以藏身于其它矿物质里。

2017年，北京高压科学研究中心的科学家们进行了这样一个模拟实验：他们将与地核和地幔中的化合物高度相似的金属和含水硅酸盐压缩到金刚石砧内，并用激光进行加热，随后用质谱技术分析了样品的转化过程。实验结果表明，当铁在接近100万个大气压的压力下(类似于下地幔深处的压力)遇到水分(包括含水矿物)时，会形成过氧化铁或氧化铁。换句话说，地核中的铁遇到水也会生锈。

那么地核究竟有没有生锈呢?科学家找到一些间接证据证实了这一点。地震波是我们认识地质结构的主要手段，有研究表明，如果地核存在铁锈结构，我们收集到的地震波也可能有明显变化——氧化铁的存在会导致穿过它的地震波速度显著降低。目前，科学家已经发现了近50个地震波速度异常减慢的情况，它们多发生在地核和地幔的交界地带，科学家推测，这种减速情况很可能就是氧化铁引起的。由此可见，地球很可能拥有一颗生锈的“心灵”。

生锈的地球孕育生命

科学家之所以热衷于探究“地球到底有没有生锈”这个看起来有些无厘头的问题，其目的是追寻地球上最早的氧气究竟来源于何处。

像大多数外星球一样，地球形成初期是没有氧气的，直到24亿年前，大氧化事件突然发生，地球上的氧气一夜之间剧增到大气的五分之一左右，并且维持至今，这才有了后来的有氧生物演化乃至于人类起源。可以说，没有氧气也就没有人类。那么，这么重要的氧气是从哪里来的?

传统的观点认为，大氧化事件是蓝细菌的功劳，大量的蓝细菌通过光合作用将大气中的二氧化碳转化成了氧气。可是，这一假说仍存在一些疑问。蓝细菌也是需氧生物，在氧气稀少的时期，这么多的蓝细菌为何会忽然爆发?于是，一些科学家提出了新的假说：地球的氧气其实是来自地核。乍听起来，这个假说很不可思议，地核充斥着铁水，怎么可能无中生有出大量的氧气呢?但是，如果地球具有一个生锈的“心灵”，这个假说就有了实现的可能性：当氧化铁迁移到地核较热的区域时，随着地幔对流的流动，氧化铁很可能会分解成铁单质、水和氧气，堆积的氧气得以从地壳缝隙中进入大气。

近年来有一些研究表明，33亿年前地球曾发生过大规模的板块运动，一些巨型板块向地核方向俯冲下去，将含水矿物带到了核幔边界处。如果是这样，地球生锈可能在第一块古地壳与地核相遇时就发生了。铁锈可能会在核幔边界处逐渐堆积，从而产生超低电压区。在地幔对流的驱动下，当铁锈到达地幔柱根部的较热区域时，它会升温并变得不稳定甚至分解。

就像火山间歇性爆发一样，铁锈在高温驱动下发生分解进而产氧也是阶段性发生的，这导致大气中的氧气含量忽高忽低，不规律地变化。与蓝细菌进行光合作用使得氧气含量不断增加相比，地核产氧更可能使大气氧气含量最初迅速上升，随后又下降——这与大氧化事件后氧气的变化水平一致。从这点上看，地核产氧假说也比蓝细菌假说更有说服力一些。

地核是否真的会生锈?生锈的地核是否会释放大量的氧气?这些问题的答案不仅有助于解释地球氧气的来源，还与未来的大气变化息息相关——如果生锈的地核真的是一个巨大的产氧呼吸机，那么下一次的大氧化事件随时可能到来。而大气氧气的含量并不是越多越好的，对人类来说，浓度过高的氧气会导致醉氧甚至氧中毒，氧气的增加还可能造成气温下降、碳氧失衡等，对地球环境会造成巨大影响。果真如此的话，我们就需要想好应对之策。