大自然的傑作：美發現罕見「閃電化石」

大約10年前，一個閃電擊中美國佛羅里達州新里奇港附近的一棵樹，導致附近出現「閃電化石」。隨後，美國一所大學的教授買下了這個化石，經研究後發現該「化石」是一種介於太空礦物和礦物之間的過渡材料，且在地球上從未發現過。

新里奇港（New Port Richey）附近的一個房主在2012年將這個化石賣給了南佛羅里達大學（University of South Florida）地球科學教授馬修帕塞克（Matthew Pasek）。

帕塞克教授長年研究閃電等高能事件如何引起獨特的化學反應，他在拿到這塊化石後，與意大利佛羅倫斯大學（University of Florence）礦物學和晶體學教授盧卡賓迪（Luca Bindi），共同對其進行研究，希望能透過由閃電形成的含磷元素的礦物，更好的了解自然界中的高能現象。

美國佛羅里達是世界的閃電之都，經常有閃電電擊地面，而閃電高強度的能量足以熔化岩石。

帕塞克教授說，「當閃電擊中樹木時，通常會發生爆炸。強大閃電夾帶的電流和高溫，會使周圍的草木枯死和形成疤痕。而強大的電流也會使附近的岩石、土壤和沙子融化形成閃電岩，又稱閃電化石（閃電輝石）。」

研究人員認為，佛州環境較潮濕，很容易使鐵積聚在樹根上，當樹木被雷擊時，樹根上的鐵被燃燒，燃燒出木炭。鐵和木炭在強大的能量作用下，發生強烈的化學反應。

最終產生了一種看起來像金屬「球體」的閃電輝石。

這種閃電輝石，外觀呈白色和深灰色，形狀呈細長條狀，長度約7厘米、直徑2厘米、重達0.5公斤，內部主要由玻璃熔體組成。

另外，還有兩個灰色金屬材料的球體，嵌在閃電輝石的玻璃基質中。直徑分別是1.1厘米和0.5厘米，這些小球的密度在5g/cm3左右，且不會被磁鐵吸引（不具有磁性）。

科學家透過化驗和掃描式電子顯微鏡（BSE）檢查兩個球體，發現較大的金屬球主要由矽（Si）化物組成，其中有84%的二矽化鐵（FeSi2）、11%的矽化鐵（FeSi）和5% 的鈣磷材料（主要是磷酸氫鈣CaHPO3）；較小的金屬球則含有鈣（Ca）、鋁（Al）和矽酸鹽，而矽酸鹽富含磷鐵物質。

另外，他們發現大球的磷化鈣（CaP）與二矽化鐵（FeSi2）產生基質接觸（較大岩石顆粒和晶體中混雜細小的顆粒），但磷化鈣卻有二矽化鐵晶體，形成亞磷酸鹽的分子式為（Ca0.91Fe0.09）HPO3，裏面含極少量鐵，這種情形十分罕見。

同時，CaHPO3也是第一種含磷（P），但不是磷酸鹽或磷化物的閃電輝石結晶材料，這次的觀察結果證明這是一種新的結晶亞磷酸鹽。

科學家認為，雷擊的高溫將氧化鐵和矽還原成二矽化鐵（熔點1,220°C），但溫度仍遠低於磷酸鈣的熔點（大於1,600°C），因此二矽化鐵中的磷酸鈣局部出現CaHPO3這種材料。

為此，研究人員希望透過高溫，試圖還原閃電生成的這種礦物，但最終以失敗告終。對此，該研究團隊的研究員田峰（Tian Feng）對該大學新聞社表示，「儘管還原的實驗沒有成功，但這種材料可能在精確條件下快速形成，如果加熱時間過長，就會變成隕石中的礦物。」

帕塞克教授則表示，「過往，我們從未見過這種物質在地球上自然形成，也未見過這種確切的物質，只是在隕石和太空中找到與它類似的礦物。」

研究團隊的這項驚人發現，已經被團隊寫成論文於今年3月中旬發表在《自然》雜誌的「通訊地球與環境」上。

目前帕塞克和賓迪教授正計劃進一步研究該種新材料，並確定該材料是否可以被正式宣布為礦物，並提高科學界對礦物的認識。◇

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