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1.媒体来源:
联合新闻网
2.记者署名:
袁珮闳
3.完整新闻标题:
科学人／三位一体核试验80年后…当地发现红色“贤者之石”
4.完整新闻内文:
科学人／三位一体核试验80年后…当地发现红色“贤者之石”
2026-07-09 08:30 科学人／ 文‧袁珮闳
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示意图由ChatGPT生成
1945年，新墨西哥州（New Mexico）的阿拉莫戈多轰炸机靶场（Alamogordo Bombing
Range），引爆了人类史上首次的钸内爆式装置“三位一体核试验”（Trinity test）。
这场爆炸释放了相当于 2.1 万吨 TNT 的能量，产生瞬间超过 1500 °C 的高温与高达
8 GPa 的极端压力。
超极端的炼丹炉
8 GPa 相当于 8 万倍的标准大气压力，大约是地球海洋最深处——马里亚纳海沟底部水
压的 80 倍。1500 °C 的高温已超越一般玄武岩岩浆的温度（约 1200 °C），甚至逼近
纯铁的熔点。这种极端条件在一般实验室中完全不可能重现。
在这样的毁灭性环境下，阿拉莫戈多轰炸机靶场的沙粒被卷入火球，与气化的 30 公尺高
测试钢塔、铜制电缆等金属设施混合，冷却后形成了一种名为“托立尼提石”（
trinitite）的玻璃状熔渣。
物理学家制造的贤者之石
大部份的托立尼提石呈现浅绿色，但在距离爆炸中心约 60 公尺处，却发现了极为稀有的
“红色托立尼提石”。红色托立尼提石本身并不是一颗单一的“红色晶体”，而是一块不
均匀的红色玻璃状熔渣。其内部富含了各种独特的金属微滴，完美封存了非平衡状态下的
瞬间冷却纪录。
这块物质的微观结构有不同层次：
1.最外层（基底）：红色托立尼提石的硅酸盐玻璃 核爆瞬间，沙漠的沙子被高温熔化，
冷却后形成了大块的玻璃状物质（也就是托立尼提石）。因为混入了从测试钢塔、同轴电
缆和仪器中气化的金属成份，而呈现红色。
2.中间层（夹杂物）：金属微滴 在微观尺度下，这块红色玻璃其实是非常不均匀的。那
些被气化的金属在快速冷却时，并没有完全和沙子融为一体，而是像巧克力豆饼干里的巧
克力豆，在较低密度的硅酸盐玻璃基质中，凝结成了许多微小的高密度金属微滴。
3.最内层（核心）：新发现的全新晶体 科学家利用奈米电脑断层扫描与单晶 X射线绕射
技术，在这块红色样品中，锁定了其中一颗富含铜的金属微滴。接着，进一步分析这颗金
属微滴的内部，才在金属微滴里面找到了一颗直径仅约 10 微米的全新晶体粒状物。
核爆产物的“分子牢笼”
这个从未见过的全新晶体，是一种“第一型包合物”（type-I clathrate），属于立方晶
系，这也是科学界首度在核爆的固体产物中，确认了包合物的存在。
包合物的特征是具有立体的笼状结构，能将其他的客体原子牢牢困在其中。这个新晶体的
化学式为 Si85Ca12Cu2Fe：是在硅原子构成的十二面体与二十四面体笼状骨架中，完美包
覆著钙原子，并有微量的铜与铁取代部份钙或硅原子。
不同浓度的铜魔法
沙漠沙子通常含有微量的铁质，当这些含铁的沙粒熔化成玻璃时，内部的二价铁离子（
Fe2+）通常会使玻璃呈现浅绿色。
而红色托立尼提石之所以呈现特殊的“牛血红”（oxblood red），是因为核爆瞬间产生
的高温把钢塔、电缆以及记录仪器气化，这些设施中的一价亚铜（Cu+）混入熔化的沙漠
沙粒，散布在玻璃基质中，使整块玻璃呈现鲜明的血红色。
在这些被铜染红的微观金属微滴中，还隐藏着另一个科学悬念：几年前，科学家发现地球
上极为罕见、富含硅的二十面体“准结晶”（quasicrystal）。由于这次发现的第一型包
合物与先前的准结晶都诞生于极端环境、富含铜的金属微滴中，且化学组成极度相似，科
学家不禁好奇两者是否有更深层的结构关系？为了验证准结晶是否可能由包合物结构演变
而来，研究团队运用密度泛函理论（density functional theory, DFT），建立了一个“
1/1 二十面体包合物近似相”模型，测试结构的稳定性。
结果揭示，决定两者命运的关键在于“铜的比例”。当晶体内的含铜量占10~11% 时，化
学结构能保持包合物的拓朴型态；但含铜量攀升至 21% 时，原本的笼状结构就会变得极
不稳定，进而出现非晶化现象（amorphization）。
突破极限的实验室
这项 DFT 模拟结果不仅排除了准结晶是由简单的包合物结构演变而来的可能性，更呈现
出极端条件下，微观环境里元素占比的些微差异，就能造就截然不同的晶体演化走向。
这类稀有的晶体物质皆处于“亚稳态”（metastable），只能在极端且极短暂的高温高压
下生成。这项研究再次证明，诸如核试爆、雷击或超高速陨石撞击等罕见的高能毁灭性事
件，实质上扮演了“超极端实验室”的角色。它们创造出颠覆传统化学平衡合成法、超乎
人类预期的晶体物质，持续挑战并扩张我们对材料科学与凝聚态物理学的认知边界。
参考资料：
1.Luca Bindi et al., Extreme nonequilibrium synthesis of a Ca–Cu–Si
clathrate during the Trinity nuclear test, PNAS (2026). DOI:
10.1073/pnas.2604165123
2.https://phys.org/news/2026-05-years-trinity-nuclear-scientists-molecule.html
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6.备注:
雷击石已经够罕见了，能挖到核击石的地点真的屈指可数
https://i.urusai.cc/braPz.jpg
那个金普利要不要换大颗一点的用？
https://youtu.be/ND5FmgDeduk