钠与氯，几亿年的爱恋

钠原子如何最终来到了你的泪水中？这个故事可以带着你的思绪，从火热的岩浆飞跃高耸的山峦，从幽深的矿井飞过闪着水晶般光芒的晒场，或是从动物、植物飞到你的餐桌上。不过顺着这个思路想下去，你身体中大多数钠离子都已经在海洋中游荡了数百万年之久。

直到美国南北战争之后不久，全美几乎所有的市售食盐都来自纽约州中部的一个地区，那里曾经是一片浅海。在5亿到4亿年前，在如今的雪城（Syracuse）附近，陆地的塌陷让一湾海水填了进来。数百万年过后，这片“地中海”早已干涸，在泥泞之间留下一片广阔的盐层，向西一直延伸到了今天的俄亥俄州。再次经历沧海桑田之后，一部分盐溶解到地下水中，又向上钻过数百英尺的沉积岩层以卤水的形式喷到地表。近几个世纪以来，奥内达加湖沿岸的原住民将这些沼泽泉流出的水收集起来，用煮或晒的工艺生产食盐。

到了19世纪，雪城地区的盐矿和盐泉被大规模开发利用，当地也因此获得“盐城”的称号，而全美国最古老的蒸气加工厂就在附近的银泉市，为莫顿盐业公司（Morton Salt Company）所拥有，目前仍然在运行之中。莫顿食盐因为在下雨天仍能倾倒而闻名（这还需要归功于一种保持盐粒不粘连的惰性粉末），如果你家餐桌上也摆着这一品牌的食盐，那么这些微小的立方晶体，很可能就来自银泉市地下的古生代海洋沉积物。不过，最初它们在那个古老的海洋做什么呢？

当海水蒸发成岩盐时，钠就会和氯结合，但是在海洋中相会之前，这两种元素却有着很多形形色色的来源。你体内的大多数氯原子都来自火山灰以及超高温的熔岩，而你的钠最初则是从凝固的岩浆或熔岩风化而来。

当雨水和地下水冲蚀岩石的时候，它们会从中萃取出钠离子并带着它们一路倾泻，最终抵达海洋，或是汇聚到封闭盆地中，比如以色列的死海和犹他州的大盐湖。它们很乐意踏上征途，主要也是因为水分子觉得它们很有吸引力。如果你能缩小体型，小到足以观察某颗玄武岩的原子，当它在暴雨的洗礼下轻微碎裂时，你就会看到，一队钠原子新军轰轰烈烈地开始了旅行——你的泪水、汗水和血液中的那些钠原子也曾经历过同样的旅程。好了，既然你成了微缩版的你，那么何不干脆穿越到4亿年前，看看一座如今坐落于纽约州北部的山坡上的风化面？看完之后，你就可以精确地知道，你的很多钠是从何而来了。

水分子撕扯着矿物表面，长石颗粒的构架不断被削弱，其中的每一颗钠原子都在这样的桎梏中振动不已，仿佛迫切想加入水分子大军。水分子具有弱极性，一对氢原子位于同侧，带有微弱正电荷，处于中间的氧原子则带有微弱负电荷。由于溶液中的钠离子携带正电荷，根据异性电荷相吸的原理，水分子中显负性的一端就会将它们从矿物晶格中“诱骗”出来。如同遇到解放军的农奴一样，你的钠原子在被关押了几百万年后终于重获自由了！

每个钠离子都被六个水分子用负电荷端紧紧抵住。在这“第一层水合膜”之外，还有第二层水分子团，这使得阳离子的有效尺寸可以膨胀到原始体积的好几倍。钠离子与水分子构成的分子团簇翻滚到流水中，在身边是其他刚从同一块岩石表面上被释放出来的“翻身农奴”。

它们汇进一条小溪，一路向西注入温暖的浅海中，每个钠离子依旧保持在一大群水分子的中心位置，在远古的鲨鱼和三叶虫之间游荡，而这些生物的化石还依旧被埋在岩石之中。然而，阳离子身边的这些水分子护卫并不是很靠得住，任何一个水分子都可能会跳开，留出空缺让另一个水分子顶替。但如果顶替的水分子不再充足，钠离子就会发现它被遗弃了。缓慢的地壳运动将古生代的纽约州从大洋中隔离之后，陆地中央的海水逐渐干涸，也就发生了上述过程。

盐水的浓度不断上升，随着陪护分子的蒸发，其他溶解于水中的物质也同样遭遇了遗弃。在这其中，数量最多的莫过于氯离子了，对于日益孤立的钠离子来说，它们的吸引力也与日俱增。与钠离子一样，氯离子在溶液中也跟明星一样，身边围绕了很多水分子“粉丝”，只不过这次水分子调了方向，将正电性的一端指向了它们。我们可以想象，相比钠而言，氯如此受欢迎令人更为吃惊，因为在矿物颗粒中，氯原子比钠更不合群，很难与其他原子紧密结合。

大多数矿物中，氯离子都很难被锁定在晶格中，这与钠离子不同。尽管你也能在火成岩矿石——比如玄武岩或花岗岩——中找到它的一丝踪迹，但它通常会存在于被岩石困住的液泡或是矿物颗粒之间。正是这个原因，对于碧玺这类看似不透水的宝石，地质学家会采用将其水煮再将煮过的液体蒸发的办法来测量它的氯含量。

氯原子通常会以氯化氢的形式从熔岩中逃逸（氯化氢是与你胃里面的胃酸相同的一种物质），它们多数会随着一缕缕火山灰飘浮在空中，而地质学家估算，每年火山都会向大气中释放数百万吨氯化氢。随后它们会溶解到雨滴中，并最终汇入大海。

根据美国地质调查局研究员赫伯特·斯文森（Herbert Swenson）的报告，每立方英尺（28升）的海水中含有2.2磅（1千克）盐，比一般湖水中的含盐量要高200倍以上，其中85％的可溶物都是钠离子与氯离子，剩余成分则主要是镁离子与硫酸根离子。尽管每年河流都会向海洋中注入40亿吨这样的溶液，但全球海洋的平均盐度依旧保持稳定，因为几乎等量的盐会被海床沉积物所掩埋。

目前，全球海洋中的含盐量大约有5亿亿吨，如果将它们全部提取出来，足以在所有陆地表面下一场500英尺（150米）厚的“盐雪”。类似的事情其实也曾小规模地真实发生过，地点就是4亿年前的纽约州中部。

海面逐渐萎缩，在越来越浓的矿物质卤水中，钠离子和氯离子也在慢慢靠近。当最后一滴水也被蒸发之后，氯化钠晶体便堆砌成一层层岩盐，足有几十英尺厚。很多年过去后，盐床被上千英尺厚的页岩、石灰石还有其他一些沉积岩所覆盖。这些经历过海枯石烂的难民，如今又逃到莫顿盐业公司的蒸发室中，最终被摆上了你的餐桌。

所以当你下次摇着盐瓶往食物中撒盐时，可以想想你要拆散的是一份海枯石烂的感情。在经历了多年的分离之后，电荷相反的两种离子在濒死的海洋中牵起了手；而在你的体内，它们又会重新变回溶液状态，推来搡去的水分子会将它们再次分开，并不会为这些古老的情侣离子流下一滴眼泪。它们即将书写一生中最华丽的篇章，在一片生机盎然的原子海洋之中——也就是你的身体之中。