Na božićnoj zabavi prije deset godina rodila se ideja Roberta Hazena. Hazen je tada bio samoproglašeni fizičar minerala tvrdog jezgra, a poput većine znanstvenika (i igrača 20 pitanja), mineral je smatrao potpuno odvojenom zvijeri od životinje i bilja. Ali to se uskoro trebalo promijeniti.
Povezani sadržaj
- Putovanje kroz duboko vrijeme s ovom interaktivnom Zemljom
- Rani život može napredovati u olupini meteorita
Za vrijeme zabave, teorijski biolog Harold Morowitz pitao je Hazena da li postoje minerali gline za vrijeme Hadean - geološko razdoblje prije 4, 6 i 4 milijarde godina, kada se formirala rana Zemlja. Iako je osnovno pitanje, Hazen se iznenadio. Morowitz se u osnovi pitao razlikuje li se od mineralogije koja je postojala kada je Zemlja nova, a možda i kad je život nastao, od one koju danas vidimo.
"Ni jedan mineralog u povijesti nikada nije postavio takvo pitanje", kaže Hazen. Iako bi postupak tvorbe minerala trebao biti isti bez obzira na to je li se dogodio prije milijarde godina ili prošlog utorka, Hazen je shvatio da nema razloga pretpostaviti da se minerali ne mogu razvijati, baš kao što se život mijenja s vremenom. On i njegovi kolege otada su pokazali da život nije procurio izolirano - minerali su mu vjerojatno pomogli na tom putu. Kako se život razvijao, stvorio je bezbroj kemijskih niša koje su omogućile stvaranje novih minerala.
„Vidimo to isprepleteni koevoluciju geosfere i biosfere“, kaže Hazen. "Život počinje rođenje, stijene rađaju život." Njegov tim i drugi stručnjaci na tom području predstaviti su ovu ideju u novom časopisu NOVA za Life Rocky Start . Sjeo sam s Hazen da malo popričam o filmu i nevjerojatnom svijetu minerala (sljedeće je dulje uređeno):
Reci mi malo o filmu Životni kameniti početak ?
Životni kameniti početak je priča o Zemljinoj 4, 5 milijardi godina povijesti, ispričana očima mineraloga koji je i sam prošao svojevrsnu transformaciju. Počeo sam kao mineralog, razmišljajući kao što većina mineraloga radi kako su minerali lijepi fizički objekti - raznovrsni su i raznoliki. Ali ne možete ispričati priču o mineralima, a da isto ne ispričate životnu priču. Danas znamo oko 5000 ili više mineralnih vrsta - svaka od njih ima karakterističan kemijski sastav i kristalnu strukturu. A od tih 5.000, više od dvije trećine rezultat je promjena koje je život na Zemlji napravio.
Pa, što je bio prvi mineral u svemiru?
Kad smo duboko započeli razmišljati o mineralima, iznenađujuće, nitko nije postavio to pitanje. Nije li to nevjerojatno? U bilo kojem polju, porijeklo je velika stvar - prvi život, prve planete, prve zvijezde. Ali mineralozi se nikada nisu pitali, koji je prvi mineral?
Odmah nakon velikog praska, stvari su previše vruće, pa čak i nakon što su se stvari malo zgusnule, većinu svemira činio je samo vodik i helij. Ne stvaraju minerale jer su plinovi, a minerali moraju biti kristali. Sljedeće što je učinio plin vodik i helij kondenzirali su se u velike zvijezde. Zvijezde su motori onoga što se naziva nukleosinteza ili čine sve kemijske elemente periodične tablice. Minerali nastaju iz tih drugih elemenata.
Kad bi nakon te prve zvijezde mogao dobiti prvi kristal? Čini se da je odgovor u plinovitim ovojnicama vrlo energičnih zvijezda ili eksplodirajućih supernova. Kako se te plinovite ovojnice šire i hlade, imate koncentraciju elemenata koja je dovoljno visoka i temperature dovoljno niske da se mogu formirati prvi kristali. Taj prvi kristal, mislimo, bio je mikroskopska vrsta dijamanta, jer su zvijezde bogate ugljikom i jer se dijamant formira na najvišoj temperaturi bilo kojeg poznatog kristala.
Što je s prvim mineralima na Zemlji?
Kako se plinovi oko najranijih zvijezda hlade, može postojati desetak više različitih kristala koji su nastali od najčešćih elemenata: silicija, kisika, magnezija, dušika. To su bile prve vrste mineralnih kristala koji su legli svemir i tvore prašinu tih velikih oblaka koji su s vremenom formirali nove solarne sustave. Zemlja nastala iz jednog od tih oblaka.
Najstarije planete možda su imale 400 ili 500 minerala. Kako su se planete poput Zemlje razvijale tijekom milijardu godina, možda smo stekli do 1.500 minerala, a sve se sastojalo iz čistih kemijskih i fizičkih procesa. Pored toga, ne postoje drugi fizički ili kemijski procesi koji se mogu zamisliti, kako bi planet nalik Zemlji napravio više minerala - sve dok ne dobijete život.
Kako su minerali utjecali na rani život?
Mineralne površine štite, organiziraju i oblikuju. Oni uzimaju te molekule, odabiru ih i koncentriraju ... pomažu im da molekule reagiraju da formiraju sve dulje i dulje strukture poput staničnih membrana i polimera. Znamo da se molekule jednostavno ne mogu tako organizirati u oceanu ili atmosferi - previše su razrijeđene, previše su nasumične. Površine, poput minerala, osiguravale su energiju i mehanizam koncentracije koji su potrebni za spajanje molekula u ključnim koracima za život života.
Najveće je pitanje: kako ide od molekula organiziranih na mineralnoj površini do skupa molekula koje prave kopije? Svakako znamo da je to osnovna karakteristika života, samoobnavljanje i znamo da je neki rani sustav molekula morao smisliti taj trik. Možda su minerali vodili taj proces ili su možda bili samo prikladno mjesto za upoznavanje i organiziranje molekula, i baš nekim slučajnim događajem, pravi skup molekula sakupio se i stvorio ovaj samoponovljivi sustav.
Calcite (Cumbria, Engleska) iz zbirki Mineraloškog i geološkog muzeja na Sveučilištu Harvard. (Rob Tinworth) 
Trilobit iz zbirki Muzeja komparativne zoolologije na Sveučilištu Harvard. Iako usko povezani s modernim konjskim rakovima, trilobiti su izumrli prije 251 milijuna godina. (Rob Tinworth) 
Goethite (Kalifornija) iz zbirki Mineraloškog i geološkog muzeja na Sveučilištu Harvard. (Rob Tinworth) 
Flourite (Cumbria, Engleska) iz zbirki Mineraloškog i geološkog muzeja na Sveučilištu Harvard. (Rob Tinworth) 
Azurite (Arizona) iz zbirki Mineraloškog i geološkog muzeja na Sveučilištu Harvard. (Rob Tinworth) 
Rhodochrosite (Peru) iz zbirki Mineraloškog i geološkog muzeja na Sveučilištu Harvard. (Rob Tinworth) 
Malahit (Arizona) iz zbirki Mineraloškog i geološkog muzeja na Sveučilištu Harvard. (Rob Tinworth) 
Labradorit (Madagaskar) iz zbirki Mineraloškog i geološkog muzeja na Sveučilištu Harvard. (Rob Tinworth) 
Variscite (Utah) iz zbirki Mineraloškog i geološkog muzeja na Sveučilištu Harvard. (Rob Tinworth) 
Robert Hazen proučava tanke kriške kamena pod mikroskopom u svom laboratoriju u Carnegie instituciji. (Doug Hamilton) 
Zub drevne mega-morske pse pronađen u blizini zaljeva Chesapeake, Maryland. (Doug Hamilton) 
Stromatoliti, sedimentne strukture napravljene od prostirki živih mikroba probiju se kroz površinu vode u zaljevu Shark, Australija. Fosilni stromatoliti predstavljaju neke od najstarijih poznatih dokaza života na Zemlji. (Doug Hamilton) 
Martin Van Kranendonk i David Flannery pregledavaju fosilni stromatolit star 2, 7 milijardi godina. (Doug Hamilton) Postoje li minerali i danas?
Da, naravno da jesu. Ulazimo u razdoblje vrlo brzog razvoja zahvaljujući ljudskim aktivnostima - antropocenu. Ljudi mijenjaju okoliš blizu površine, a kada to učinite stvarate nove kemijske niše u kojima se mogu formirati minerali. Mijenjamo geokemijski ciklus gotovo svakog elementa. Mi rudamo stvari, gradimo stvari, mijenjamo stvari i gradimo kemijska postrojenja. Jedna od posljedica toga je što nastaju novi minerali.
Postoje minerali koji se javljaju samo u minskim odlagalištima ili kiselinskim odvodima. Postoje novi minerali koji se pojavljuju samo na drvenim pločama nosača. Na odlagalištima se nalaze proizvodi za vremenske utjecaje starih računalnih ekrana i iPhone uređaja, koji tvore nove minerale rijetkih zemaljskih elemenata koji se tek otkrivaju.
Zašto bi ljudi trebali brinuti o mineralima?
Minerali su nevjerojatno divni. Film pokazuje da postoji ta estetska ljepota prema mineralima - čista magija. Važni su za sve aspekte društva: Ne bismo imali tehnologiju i ništa od pogodnosti modernog života da nije bilo carstva. To je lako zaboraviti, jer smo izolirani od miniranja, prerade i kemijske obrade tih proizvoda. Ali naš moderni svijet pomažu minerali. Mislim da gledanje minerala u tom bogatijem kontekstu geosfere i biosfere koja se razvija, samo su slojevi koji na tu temu imaju mnogo više važnosti i interesa.
Za dokumentarac NOVA snimali ste diljem svijeta. Koje vam je bilo najdraže mjesto za posjetiti?
Svakako volim Maroko i bio sam tamo već pola desetak puta. Ali odlazak u Zapadnu Australiju - bila je privilegija biti u ovoj nevjerojatno udaljenoj, nevjerojatno lijepoj, iako rijetkoj, pusto i opasnoj zemlji Pilbare. Stijene stare 3, 5 milijarde godina formiraju malo otočje drevne Zemlje koje je u osnovi neformirano. Stijene nikada nisu doživjele vrstu izmjena i erozije koja je poznata po praktično svim mlađim stijenama.
To je samo zapanjujuće mjesto. To je poput hodočašća za geologa. Vidjeti to i biti u mogućnosti podijeliti s nekim od svjetskih stručnjaka nešto je što bi neki geolog mogao mnogo iskustva. Prvo sam i svježe vidjela izljev kroz vlastite oči, ali zatim sam naučila od njih i mogla sam to vidjeti očima drugih koji su iskusniji. To je bilo uistinu preobražavajuće iskustvo.
Dokumentarni film Životni kamen počinje u srijedu, 13. siječnja u 21 sat ET na PBS-u.
Saznajte više o ovom istraživanju i još mnogo toga na Opservatoriju Deep Carbon.
