關於碳與生活的一切：《C的交響樂》

2019/07/12 10:00

《C的交響樂》（Symphony in C）書封。

文｜Ted Nield

　　地質科學教授羅伯特‧海岑（Robert M. Hazen）在《C的交響樂》（Symphony in C）中不止一次提到，地球上絕大部分的碳都蘊藏在內部。這不是太奇怪的事情，畢竟「行星內部」才是地球的大部分，就像橘子的大部分包覆在果皮之下。海岑在對自然界各種元素的全面考察中強調了這點：我們通常學到的碳循環，最初是由啟蒙運動時期的科學家約瑟夫‧普利斯特里（Joseph Priestley）、安東萬‧拉瓦節（Antoine Lavoisier）和漢弗里‧戴維（Humphry Davy）所描述，聽起來彷彿主要發生在地球表層。

　　當我們理解碳循環包括岩石、水、空氣和生物後，便能大幅擴展其時間維度。富含碳的岩石（如石灰岩）在板塊邊緣被吸入地球內部，有些下沉的物質則透過火山爆發重新回到表層。但在緩慢翻騰的地函（又稱地幔）裡，還有多少碳留在地底？而在鎳鐵中的碳又是怎麼樣？

　　海岑是深碳觀測計畫（Deep Carbon Observatory）的執行長與推動者，它是一個為期十年的全球性多學科研究專案，探索地球蘊含的碳含量。在紐約斯隆基金會的長期資助下，該專案將於今年結束。剛開始，海岑不知道該從何下手撰寫一本範圍如此全面的書籍，直到一名經驗豐富的管弦樂小號演奏者建議他，應該把這本書當成交響樂來寫。

富含碳的岩石在板塊邊緣被吸入地球內部，有些下沉的物質則透過火山爆發重新回到表層。

　　第一樂章〈土壤〉闡述恆星中原始碳物質的起源；太陽系的形成；以及地球內部和其他行星（包括系外行星）上的碳。第二樂章〈空氣〉透過地質年代追蹤大氣的演變，因為碳基生命在這種循環中變得越來越重要。〈火〉探索從鑽石到石墨烯等多種形式的碳分子特性，包括是什麼原因使它們具有黏性或滑潤性、韌性或弱性、可摧毀性或不可摧毀性，而最重要的是這些物質相當實用。最後，〈水〉的章節將焦點拉回原始的地球、生命的起源、物種演化以及人類在碳循環中的作用。

　　這首交響曲在第二樂章和第三樂章中充滿了活力，海岑在此闡明碳在氣候變化中所扮演的角色，並讚嘆碳在製造性質迥異物質方面的巨大作用。但在缺少有力的主題情況下，這首交響樂很難更深入，而且似乎顯得過於濃縮，不必要的詞語也佔用應該適時解釋的篇幅。

　　書中缺少圖表呈現碳循環。事實上，裡頭沒有文內圖片，只有一組插圖：地球的剖面圖與科學家的工作照及一些化石圖片。儘管詳細介紹了礦物學家用來將物質置於深層地球的溫度與壓力之下的工具「鑽石砧」，但若有一幅插畫能讓讀者更容易閱讀。

　　此外，書中許多內容與其說是解釋，不如說是堅持已見。例如碳年代測定法的部分就很「玄妙」，並沒有提及作為互補方式的樹輪年代學，它能修正碳放射衰變的偏差，從而造成不準確的樣本年齡。

碳元素組成的鑽石。

　　以比才的曲名為書名確實讓這本書饒富趣味，例如海岑分享他音樂生涯中的軼事，當乾冰（凍結的二氧化碳）產生的煙霧瀰漫在舞台上產生的副作用。他也開玩笑地說，丁寧庫石（tinnunculite，一種獵鷹糞便碰到燃燒的煤礦氣體產生反應的物質）並不是深碳觀測計畫預料中的碳礦物之一。

　　科普書籍往往至少有一部分是藉由歷史與前人的事蹟來講述。然而，《C的交響樂》幾乎沒有提到任何歷史：書裡看不到蘇聯生物化學家亞歷山大‧奧巴林（Alexander Oparin）的名字，他在1936年出版了開創性的著作《生命起源》（The Origin of Life），首次描繪無生命的碳變成生命體的過程。更驚訝的是，連諾貝爾獎得主、美國化學家萊納斯‧鮑林（Linus Pauling）也沒有出現在書中，他以量子力學分析碳形成的多種原子鍵，並用直觀淺白的概念闡述，使他在1930年代初聲名大噪。

　　碳構成了生活中基本上一切的事物，倫敦地質學會宣佈2019年為「碳年」。與此同時，氣候緊急狀態的宣示引起世界各地的學校罷工和抗議活動。因此，海岑的著作珍貴且易懂，他解釋了為何我們應該更聚焦在「第六元素」上，以及隨著時間的推移，它在行星上的作用還有多少有待科學家發現。