6月24日，何宏平赴北京参加全国科技大会、国家科学技术奖励大会、两院院士大会。作为一名地质学家，他见证了中国科技界“星”光璀璨的高光时刻，也深感使命在肩。“地球系统科学正处在重大理论突破的前夜，各国竞相布局，我们应当积极争取率先突破，提出中国人主导的理论，发出中国人最强的声音，引领国际地球科学的发展。”
创新图强、勇攀高峰，是何宏平30多年科研生涯不变的主旋律。
何宏平现任中国科学院广州地球化学研究所所长，作为我国矿物学的优秀学科带头人，他先后在矿物表面作用、矿物生长理论和矿物资源利用等领域取得了系统性创新成果，并因此获第十八次李四光地质科学奖科研奖，2023年当选为中国科学院院士。
叩开矿物学大门
7月12日，一场以“中国新矿物发现之旅”为主题的展览在中国地质博物馆举行。造型奇特的矿物晶体结构模型，吸引了许多暑期研学的孩子们驻足。
矿物是岩矿石组成主要单元，犹如“时间胶囊”般记载了地球的演化过程。科学家们将其作为探索地球形成和生命起源的“钥匙”。对于何宏平来说，叩开矿物学的大门却是偶然。
1985年，18岁的何宏平以优异成绩从浙江东阳考入江苏的南京大学。化学成绩出色的他，满脑子想成为一名生物化学家。当收到录取通知书时，他才惊讶地发现被调剂到了地质学专业。
南京大学地质系是我国最早建立的地质学系，百年来育才无数。老师们的深厚学养和对学生的亲切关爱，让踏实勤勉的何宏平很快适应。大一结束，他的学习成绩名列年级第一，拿到了学校的特等奖学金。
“现在回头看，无论哪个专业只要投入进去都能做很多事情。”何宏平感叹。
1989年大学毕业后，何宏平进入中国科学院地球化学研究所，走上了矿物学研究之路。1991年和1999年，他分别在中国科学院地球化学研究所、地质研究所获得矿物学硕士和博士学位。
然而，科研的起步阶段非常艰难。20世纪90年代，由于种种原因，作为地球科学重要基础学科之一的矿物学在我国出现断崖式衰落，许多人离开了科研队伍。由于学科影响力弱，何宏平所做的矿物学研究没能成为研究所的重点方向，更没能进入中国科学院的知识创新工程体系，这意味着没有团队、没有经费。看着身边的同事一个个离开，何宏平咬着牙坚持了下来。
“干一行就要爱一行。”他深知，从事科研是自己的兴趣所在。为了心中的热爱，他单枪匹马开始干。没有经费，就向同事借了几万元启动；没有团队，就邀请退休老师加盟。
板凳甘坐十年冷。进入新世纪，何宏平厚积薄发，他的矿物学研究取得了一个又一个突破。
揭开“石头产氧”的奥秘
与身背地质锤、跋山涉水的地质人不同，何宏平的工作更多是在实验室内完成。显微镜下，矿物晶体如同一幅幅瑰丽的画作，尽情诉说自己的神秘。就这样，何宏平触摸到了地球早期生命起源的奥秘。
破解地球初始氧气的起源，是当前地球科学与宜居行星探测的前沿热点之一。
过去很长一段时间，科学家们都认为，大气光化学反应是早期地球初始氧的主要来源，其核心是水的解离形成了羟基自由基、过氧化氢和氧气等氧化剂。但近年的研究发现，大气光化学反应产生的过氧化氢的量极低，不足以支持产氧光合作用进化等重要过程。
那么，地球的初始氧从何而来呢？
地球的氧气从25亿年左右开始积累，这恰好也是地球矿物种类剧增的时期，其矿物种类一下从1500多种增加到4000多种。“当我们把矿物演化和地球大气演化两张图放在一起时，发现矿物种类的剧增与大氧化事件在时间上具有一致性。这不禁使我们联想：地球初始氧气的产生可能与矿物有关。”对此，何宏平带领团队进行了多番实验。一开始，他们尝试拿黄铁矿做实验，但没有成功。
“科研的魅力就在于充满了未知和不确定性。”何宏平说，“实验的结果跟想的不一样，反而是有意义的，这时候一定不要放弃，要勇于去尝试。”
一次，团队在研究矿物表面反应时有了新发现。“我们摇晃石英粉末时，发现石英粉末的碰撞会产生火花，进一步研究后发现破裂的石英表面与水反应可以产生氧气和双氧水（过氧化氢）。”
这一进展让团队信心大增。于是，何宏平带领团队基于太古代地表条件的实验模拟和模型计算，发现在滨海等动荡水体环境中，矿物与水界面反应可释放活性氧形成局部氧化环境，并触发蓝细菌祖先产氧光合作用的进化。
他们采用同位素标记实验表明，硅酸盐矿物—水界面反应过程发生了氧原子的快速交换，长石、石英等架状结构矿物的产氧能力显著强于岛状结构的橄榄石和链状结构的辉石等矿物。
“在机械力的作用下，硅酸盐矿物发生碰撞、摩擦和破裂，新鲜表面上的化学基团和水反应就可以释放活性氧。在早期地球演化的过程中，也经常会出现风化剥蚀、河流冲刷、地震等地质活动，因此就有活性氧不断地被释放出来，构成早期地球初始氧气的重要来源。”何宏平介绍。
据此，何宏平提出“石头能产氧”的新观点。该成果为解译太古代“氧绿洲”成因、阐释岩石圈—水圈—大气圈—生物圈的协同演化等提供了矿物学的新视角，开辟了早期地球研究的新方向。“这一过程在整个太阳系当中都可能存在，这对我们深空探测、寻找地外生命都具有重要的意义。”他告诉记者。
原标题：何宏平：解锁矿物“时间胶囊”（上）