На божићној забави пре десет година родила се идеја Роберта Хазена. Хазен је у то време био самопроглашени физичар минерала тврдог језгра, и попут већине научника (и играча 20 питања), сматрао је да је минерал потпуно одвојена животиња од животињског и биљног порекла. Али то се убрзо променило.
Сличан садржај
- Путовање кроз дубоко време са овом интерактивном Земљом
- Рани живот може успети у олупини метеора
Током забаве, теоријски биолог Харолд Моровитз питао је Хазена да ли постоје минерали глине током Хадеана - геолошки период пре 4, 6 и 4 милијарде година, када се формирала рана Земља. Иако је основно питање, Хазен се изненадио. Моровитз се у суштини питао да ли се минералогија која је постојала када је Земља нова, и вероватно када је настао живот, разликује од оне коју данас видимо.
„Ниједан минералог у историји никада није поставио такво питање“, каже Хазен. Иако би поступак формирања минерала требао бити исти без обзира да ли се десио прије милијарде година или прошлог уторка, Хазен је схватио да нема разлога претпоставити да се минерали не могу развијати, баш као што се живот мијења с временом. Он и његове колеге су од тада показали да живот није проистекао у изолацији - минерали су му вероватно помогли на том путу. Како се живот развијао, створио је безброј хемијских ниша које су омогућиле формирање нових минерала.
„Видимо овај испреплетени коеволуцију геосфере и биосфере“, каже Хазен. „Живот почиње рођење, а камење започиње живот.“ Његов тим и други стручњаци на овом пољу представили су ову идеју у новом НОВА филму „Животни камен“. Сео сам са Хазен да мало попричам о филму и невероватном свету минерала (следеће је измењено у дужини):
Реци ми мало о филму Животни каменски почетак ?
Животни каменити почетак је прича о Земљиној историји 4, 5 милијарди година, испричана очима минералога који је и сам прошао својеврсну трансформацију. Почео сам као минералог, размишљајући као што већина минералога ради да су минерали лепи физички предмети - разноврсни су, разноврсни. Али не можете испричати причу о минералима, а да исто не испричате животну причу. Данас знамо за 5000 или више минералних врста - од којих свака има својствен хемијски састав и кристалну структуру. А од тих 5.000, више од две трећине су резултат промена које је живот на Земљи извршио.
Па шта је био први минерал у свемиру?
Када смо дубоко започели размишљати о минералима, изненађујуће, нико то није поставио. Није ли то невероватно? У било којем пољу порекло је велика ствар - први живот, прве планете, прве звезде. Али минералози се никада нису питали, који је први минерал?
Одмах након великог праска, ствари су превише вруће, па чак и након што су се ствари мало згуснуле, већину свемира чинио је само водоник и хелијум. Не формирају минерале јер су гасови, а минерали морају бити кристали. Следећа ствар коју су учинили гас водоника и хелијума кондензовали су у велике звезде. Звезде су мотори онога што се назива нуклеосинтеза или чине све хемијске елементе периодичне табеле. Минерали настају из тих других елемената.
Кад би после те прве звезде могао да добијеш први кристал? Испада да је одговор у гасовитим овојницама врло енергичних звезда или експлодирајућих супернова. Како се те гасовите овојнице шире и хладе, имате концентрацију елемената која је довољно висока и температуре довољно ниске да се могу формирати први кристали. Тај први кристал, мислимо, био је микроскопска врста дијаманта, јер су звезде богате угљеником и зато што се дијамант формира на највишој температури било којег познатог кристала.
Шта је са првим минералима на Земљи?
Како се гасови око најранијих звезда хладе, може постојати десетак више различитих кристала који су настали од најчешћих елемената: силицијума, кисеоника, магнезијума, азота. То су биле прве врсте минералних кристала који су засули космос и формирали прашину тих великих облака који су на крају формирали нове соларне системе. Земља се формирала из једног од тих облака.
Најстарије планете су могле да имају 400 или 500 минерала. Како су планете попут Земље еволуирале током милијарду година, можда смо стекли до 1500 минерала, а све настало из чистих хемијских и физичких процеса. Поред тога, не постоје други замисливи физички или хемијски процеси за које знамо да би планета слична Земљи могла да направи више минерала - док не добијете живот.
Како су минерали утицали на рани живот?
Минералне површине штите, организују и обликују. Они узимају те молекуле, одабиру их и концентришу ... помажу им да молекули реагују да формирају све дуже и дуже структуре попут ћелијских мембрана и полимера. Знамо да се молекули једноставно не могу тако организовати у океану или атмосфери - превише су разблажени, превише су насумични. Површине, попут минерала, пружале су енергију и механизам концентрације који су потребни за спајање молекула у кључним корацима за живот живота.
Највеће питање је: како прелазимо од молекула организованих на минералној површини до скупа молекула који праве копије? Свакако знамо да је то основна карактеристика живота, само-умножавање и знамо да је неки рани систем молекула морао смислити тај трик. Можда су минерали водили тај процес или су можда били само прикладно место за састављање и организовање молекула, и само неким случајним догађајем, прави скуп молекула сакупио се и формирао овај систем који се само умножава.
Калцит (Цумбриа, Енглеска) из колекција Минералошког и геолошког музеја на Харвард универзитету. (Роб Тинвортх) 
Трилобит из збирки Музеја компаративне зоолологије на Харвард универзитету. Иако уско повезани са модерним раковима поткове, трилобити су изумрли пре 251 милиона година. (Роб Тинвортх) 
Гоетхите (Калифорнија) из збирки Минералошког и Геолошког музеја на Харвард универзитету. (Роб Тинвортх) 
Флоурите (Цумбриа, Енглеска) из колекција Минералошког и геолошког музеја на Харвард универзитету. (Роб Тинвортх) 
Азурите (Аризона) из колекција Минералошког и геолошког музеја на Харвард универзитету. (Роб Тинвортх) 
Рходоцхросите (Перу) из збирки Минералошког и геолошког музеја на Харвард универзитету. (Роб Тинвортх) 
Малахит (Аризона), из колекција Минералошког и геолошког музеја на Харвард универзитету. (Роб Тинвортх) 
Лабрадорит (Мадагаскар) из колекција Минералошког и геолошког музеја на Харвард универзитету. (Роб Тинвортх) 
Варисците (Утах) из збирки Минералошког и геолошког музеја на Харвард универзитету. (Роб Тинвортх) 
Роберт Хазен проучава танке комаде стена под микроскопом у својој лабораторији у Царнегие Институцији. (Доуг Хамилтон) 
Зуб древне мега-морске псе који је пронађен у близини залива Цхесапеаке, Мериленд. (Доуг Хамилтон) 
Строматолити, седиментне структуре направљене од простирки живих микроба провирују кроз површину воде у заливу Схарк, Аустралија. Фосилни строматолити представљају неке од најстаријих познатих доказа живота на Земљи. (Доуг Хамилтон) 
Мартин Ван Кранендонк и Давид Фланнери прегледавају фосилни строматолит стар 2, 7 милијарди година. (Доуг Хамилтон) Да ли се минерали и данас развијају?
Да, наравно да јесу. Улазимо у период веома брзе еволуције захваљујући људским активностима - антропоцену. Људи мењају околину близу површине и када то учините стварате нове хемијске нише у којима се могу формирати минерали. Мењамо геохемијски циклус скоро сваког елемента. Ми рудамо ствари, градимо ствари, пребацујемо ствари и градимо хемијска постројења. Једна од последица тога је што настају нови минерали.
Постоје минерали који се јављају само у одлагалиштима рудника или киселинским одводима. Постоје нови минерали који се јављају само на дрвеном носачу рудника. На депонијама се налазе производи временских прилика на старим рачунарским екранима и иПхоне уређајима, који формирају нове минерале реткоземних елемената који се тек откривају.
Зашто би људи требало да брину о минералима?
Минерали су невероватно дивни. Филм показује да постоји та естетска лепота према минералима - чиста магија. Они су важни за сваки аспект друштва: Не бисмо имали технологију и ништа од погодности модерног живота да није било минералног царства. То је лако заборавити, јер смо изоловани од копања и прераде и хемијске обраде ових производа. Али наш савремени свет је омогућен минералима. Мислим да гледање минерала у овом богатијем контексту геосфере која се развија и биосфере само слојеви који имају много већу важност и интересовање за ову тему.
За документарац НОВА снимали сте по целом свету. Које је било твоје омиљено место за посету?
Свакако волим Мароко и био сам тамо већ пола десетине пута. Али одлазак у Западну Аустралију - била је привилегија бити у овој невероватно удаљеној, невероватно лепи, мада оскудној, пусто и опасној земљи Пилбаре. Стијене старе 3, 5 милијарде година формирају мало острво древне Земље које је у основи неформирано. Стијене никада нису доживеле врсту измена и ерозије која је позната по практично свим млађим стенама.
То је само запањујуће место. То је попут ходочашћа за геолога. Да би то видели и били у могућности да то поделите са неким од светских стручњака нешто је што би неки геолог могао много да доживи. Прво сам и свеже видео изливе кроз све очи, али затим сам научио од њих и могао сам то да видим очима других који су искуснији. То је било заиста преображавајуће искуство.
Документарни филм Животни камен почиње у среду, 13. јануара у 21 час, ЕТ на ПБС-у.
Сазнајте више о овом истраживању и више на Опсерваторију дубоких угљеника.
