卖掉整个地球也买不到1公斤的材料是什么？

随着人们对自然界研究的深入，总会发现很多物质非常特别，稀少、罕见，还蕴含着独特的性质。为了对它们进行研究，需要花费巨大的成本来获得一些样本，包括外太空天体的碎片，也包括一些宇宙中存量极少甚至不存在的元素。

图源：NASA/Goddard Space Flight Center via AP

NASA的OSIRIS-REx太空探测器在2023年9月24日成功地将一些从小行星Bennu采集的样本带回了地球。这些样本的重量也就半斤多（255克），但是却花费了11.6亿美元，相当于每克450多万美元。这些样本非常珍贵，它们可以帮助科学家了解太阳系的形成历史，以及是否含有与生命有关的化学成分。

1969-1972年，阿波罗计划进行了六次发射和回收，总费用约为255亿美元，算上通货膨胀相当于今天的2570亿美元。这些任务总共带回了842磅的月球岩石，每克价值67.4万美元。火星样本采集任务正在进行，计划在2030年左右将30个样本管、总重量为一磅的火星样本带回地球，这些样本可能包含火星古代生命的痕迹。这个任务非常复杂，涉及多个机器人和宇宙飞船，预计将花费110亿美元，相当于每克2400万美元，这比Bennu任务的样本贵了五倍。

毅力号在火星表面放置了第一个样本

图源：NASA / JPL-Caltech/MSSS

当然，并不是所有的太空岩石都需要花费天价，很多太空岩石会自己从天上掉下来。事实上，每天都有大约50吨的太空岩石和尘埃落在地球上，但是它们多数在大气层中就烧光了，很小一部分会落到地面成为陨石。这件事其实比想象中的更常见，因此很多陨石非常便宜，15美分到50美分一克就能买到，说白了就是点油钱和收集费。如果含有铁的话就不同了，铁陨石的外观特点是一层黑色的外壳，这是由于它们穿过大气层时表面熔化造成的，其内部还含有金属晶体。它们的价格为每克1.77美元甚至更高。有些混有矿物橄榄石的铁陨石，切割和抛光后会呈现半透明的黄绿色，价格超过每克35美元。

来自小行星带的陨石。

图源：Ser Amantio di Nicolao/Wikimedia Commons, CC BY-SA

这些太空岩石的成分其实并不罕见，通常科学家在拿到样本以后很快就能鉴定出它的元素构成和组成形式，真正有价值的是它们可能包含的信息——从星球、太阳系的历史到可能的生命痕迹。

一般而言，地球上本来就有的物质总是要便宜一些的，碳、铝、铁都很常见，但是存在形式不同也会带来巨大的价格差异。用来烧火的煤炭，1克价值0.1分人民币，构成钻石的碳，根据颜色和品相的不同，1克从1万到1亿元人民币不等，而如果用碳原子构成一个微小的球形碳“笼子”，里面有一个氮原子，这种东西1克价值1.4亿美元——内嵌富勒烯笼子里的原子极其稳定，所以可以用来计时，制造出极其精确的原子钟。

图源：nobel.org

而一些自然界存量极少，甚至仅仅存在于人类实验室中的物质，其价格的昂贵则远远超出那些只需要拿锤子敲就能得到的样本。下图中的10种元素都是人工合成并且获得了实际工业用途的，前几名的价格离谱到让人头晕——作为参考， 2022年全球GDP总量约为100万亿美元。

来源：rsc.org/periodic-tableatomicheritage.org

phys.org

wikipedia.org

pubchem.ncbi.n/m.nih.gov

• 钋-209(49.2万亿美元/千克)——用于核武器以及减少机械、航天器和卫星材料中的静电。
• 锕-255(29万亿美元/千克)——用于癌症治疗的靶向α粒子疗法，特别是用于急性髓细胞性白血病。
• 锝-99m(1.9万亿美元/千克)——最常用于医疗诊断。它是世界上最常用的医用放射性同位素。
• 镅-249(1850亿美元/公斤)——通常用于合成更重的元素，如117号元素tennessine。
• 锎-249(1850亿美元/公斤)——用于金属探测、定位金矿石和银矿石，以及发现飞机中金属疲劳的迹象。
• 镅-248(1600亿美元/公斤)——主要用作生产钚-238的成分，钚-238是人造心脏起搏器和宇宙飞船的关键部件。
• 锎-252(600亿美元/公斤)——用于核反应堆、确定油井中石油和水层的位置以及癌症治疗。军方用它来探测炸弹和爆炸物。
• 锔244(1.85亿美元/公斤)——用作航天器上放射性同位素热电发电机的电源。
• 钚-239(649万美元/公斤)——用于核武器和核反应堆燃料的两种可裂变(能够进行核裂变)材料之一。
• 镅-241(728，000美元/公斤)——用于烟雾探测器。少量的这种放射性物质可以作为探测烟雾的电离机制的一部分。

还有一种材料则足以让科幻小说迷感到绝望——使用反物质发动机进行星际旅行似乎是一种常见设定，但是真正的反物质有点贵：欧洲核子研究中心（CERN）的粒子加速器每分钟可以产生1000万个反质子。听起来似乎数量巨大，但以这个速率生成一盎司的反质子将需要数十亿年的时间，成本高达一百万亿亿美元，每克成本为3.5 x 1016美元，即3.5亿亿美元。

图源：CERN

参考文献：

1.https://theconversation.com/space-rocks-and-asteroid-dust-are-pricey-but-these-arent-the-most-expensive-materials-used-in-science-214614

2.https://alansfactoryoutlet.com/how-much-do-elements-cost-the-price-of-75-elements-per-kilogram/