لینک کوتاه مطلب : https://hsgar.com/?p=4889

خرد شده، کوبیده شده، آب پز، پخته شده و بیشتر: طبیعت از 57 دستور غذا برای ایجاد بیش از 10500 “نوع معدنی” زمین استفاده کرده است.

ایالت واشنگتن-یک مطالعه 15 ساله به رهبری رابرت هازن کارنگی و شاونا موریسون منشأ و تنوع هر ماده معدنی شناخته شده روی زمین را شرح می دهد، مجموعه ای برجسته از کار که به بازسازی تاریخ حیات در سیاره ما کمک می کند، جستجوی مواد معدنی و سنگ معدن جدید را هدایت می کند. نهشته ها، ویژگی های احتمالی حیات آینده را پیش بینی می کند و به جستجوی سیارات فراخورشیدی قابل سکونت و حیات فرازمینی کمک می کند.

برای بیش از یک قرن، هزاران کانی شناس از سراسر جهان به دقت “گونه های معدنی” را بر اساس ترکیبات منحصر به فرد آنها از ترکیب شیمیایی و ساختار بلوری ثبت کرده اند. رابرت هازن و شانا موریسون، دانشمندان کارنگی، رویکرد متفاوتی را اتخاذ کردند و بر چگونگی و زمان ظهور هر نوع ماده معدنی در بیش از 4.5 میلیارد سال تاریخ زمین تأکید کردند.

در مقالات دوگانه منتشر شده توسط American Mineralogist، Hazen، Morrison و همکارانشان به جزئیات نحوه استفاده از تجزیه و تحلیل پایگاه داده گسترده برای خوشه‌بندی گونه‌های مشابه کانی‌ها و تمایز گونه‌های معدنی جدید بر اساس زمان و چگونگی پیدایش، و نه صرفاً بر اساس مواد شیمیایی و فیزیکی، پرداخته‌اند. مشخصات.

کار آنها نشان می دهد که تعداد “انواع مواد معدنی” – اصطلاحی که در سال 2020 توسط هازن و موریسون ابداع شد – در مجموع بیش از 10500 مورد است. در مقایسه، انجمن بین المللی کانی شناسی حدود 6000 گونه معدنی را تنها بر اساس ساختار بلوری و ترکیب شیمیایی می شناسد.

هازن توضیح داد: «این کار اساساً دیدگاه ما را نسبت به تنوع مواد معدنی در این سیاره تغییر می دهد. به عنوان مثال، بیش از 80 درصد از مواد معدنی زمین با واسطه آب بوده است، بنابراین برای تنوع مواد معدنی در این سیاره بسیار مهم است. با بسط، یکی از دلایل کلیدی که چرا ماه و عطارد و حتی مریخ دارای گونه های معدنی بسیار کمتری نسبت به زمین هستند را توضیح می دهد.

او افزود: «این همچنین چیزهای بسیار عمیقی در مورد نقش زیست شناسی به ما می گوید. یک سوم مواد معدنی زمین نمی‌توانست بدون زیست‌شناسی (مثلاً پوسته‌ها و استخوان‌ها و دندان‌ها یا میکروب‌ها) یا نقش غیرمستقیم حیاتی زیست‌شناسی شکل بگیرد. در غیر این صورت شکل گرفته اند. هر نمونه معدنی تاریخچه ای دارد. هر کدام داستانی را بیان می کنند. هر کدام یک کپسول زمانی هستند که گذشته زمین را آنطور که هیچ چیز دیگری نمی تواند نشان دهد.

به گفته هزن و موریسون – همراه با همکارانش سرگئی کریوویچف از آکادمی علوم روسیه و رابرت داونز از دانشگاه آریزونا – طبیعت 40 درصد از گونه های معدنی زمین را با بیش از یک روش ایجاد کرد – برای مثال، بسیاری از مواد معدنی هم به صورت غیرزیستی و هم با کمکی از موجودات زنده – و در چندین مورد بیش از 15 “دستور العمل” مختلف ساختار بلوری و ترکیب شیمیایی یکسانی را تولید کردند.

از 5659 گونه معدنی بررسی شده توسط هازن و همکارانش، 9 گونه از طریق 15 یا بیشتر مسیر منشأ به وجود آمدند، که هر کدام ترکیبات مختلفی از فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی را در بر می گرفت – همه چیز از تشکیل تقریباً آنی در اثر صاعقه یا برخورد شهاب سنگ تا تغییرات ناشی از آب. فعل و انفعالات سنگ یا دگرگونی های پرفشار و دمای بالا که طی صدها میلیون سال رخ داده است.

و به عنوان برای نشان دادن حس شوخ طبعی، طبیعت از 21 روش مختلف در طول 4.56 میلیارد سال گذشته برای ایجاد پیریت استفاده کرده است که به عنوان طلای احمق نیز شناخته می شود – منشاترین داستان از هر ماده معدنی. پیریت که از یک قسمت آهن تا دو قسمت سولفید تشکیل شده است، به حدی پایدار است که در شرایط مختلف از جمله شهاب سنگ ها، آتشفشان ها، نهشته های گرمابی، در اثر فشار بین لایه های سنگ، هوازدگی سنگ های نزدیک سطح، در اثر رسوب میکروبی تشکیل می شود. سپرده ها و از طریق چندین فرآیند مرتبط با معدن.

هازن و موریسون برای رسیدن به نتایج خود یک پایگاه داده از هر فرآیند شناخته شده تشکیل هر کانی شناخته شده ایجاد کردند. آنها با تکیه بر پایگاه‌های اطلاعاتی معدنی بزرگ و با دسترسی آزاد، که توسط هزاران مقاله تحقیقاتی اولیه در زمین‌شناسی مکان‌های معدنی در سراسر جهان تقویت شده‌اند، 10556 ترکیب مختلف از کانی‌ها و حالت‌های تشکیل را شناسایی کردند.

هازن، که سال گذشته توسط IMA به دلیل دستاوردهای برجسته خود در شیمی کریستال معدنی، به ویژه در زمینه تکامل مواد معدنی، از مدال خود تقدیر کرد، گفت: “هیچ کس قبلاً این وظیفه عظیم را انجام نداده است.” در این مقاله‌های دوگانه، ما بهترین تلاش خود را برای ایجاد زمینه‌ای برای رویکردی جدید برای شناخت انواع مختلف مواد معدنی انجام می‌دهیم. ما از بینش ها، اضافات و نسخه های آینده جامعه کانی شناسی استقبال می کنیم.

مشاهدات و نتایج پیشگامانه مقالات عبارتند از:

  • آب نقش غالبی در تنوع مواد معدنی زمین داشته و در تشکیل بیش از 80 درصد گونه‌های معدنی نقش داشته است.
  • حیات نقش مستقیم یا غیرمستقیم در شکل‌گیری تقریباً نیمی از گونه‌های معدنی شناخته‌شده داشت، در حالی که یک سوم کانی‌های شناخته شده – بیش از 1900 گونه – منحصراً در نتیجه فعالیت‌های بیولوژیکی شکل گرفتند.
  • عناصر کمیاب نقش نامتناسبی در تنوع مواد معدنی زمین دارند. فقط 41 عنصر – که با هم کمتر از 5 قسمت در میلیون از پوسته زمین را تشکیل می دهند – اجزای اساسی در حدود 2400 (بیش از 42 درصد) از مواد معدنی زمین هستند. 41 عنصر شامل آرسنیک، کادمیوم، طلا، جیوه، نقره، تیتانیوم، قلع، اورانیوم و تنگستن است.
  • بسیاری از تنوع معدنی زمین در 250 میلیون سال اول این سیاره ایجاد شد
  • تصور می‌شود که حدود 296 کانی شناخته‌شده مربوط به خود زمین هستند، که 97 مورد از آن‌ها فقط از روی شهاب‌سنگ‌ها شناخته شده‌اند، که سن برخی از دانه‌های معدنی منفرد 7 میلیارد سال تخمین زده می‌شود – که میلیاردها سال قبل از پیدایش منظومه شمسی ما بود.
  • قدیمی ترین کانی های شناخته شده بلورهای ریز و بادوام زیرکون هستند که تقریباً 4.4 میلیارد سال قدمت دارند.
  • بیش از 600 ماده معدنی از فعالیت های انسانی مشتق شده اند، از جمله بیش از 500 ماده معدنی ناشی از استخراج معادن، که 234 مورد از آنها در اثر آتش سوزی معادن زغال سنگ تشکیل شده اند.

هازن، موریسون و همکارانشان پیشنهاد می‌کنند که مکمل فهرست کانی‌های مورد تایید IMA، دسته‌بندی‌ها و گروه‌بندی‌های جدیدی بر اساس پیدایش یک کانی ایجاد شود. به عنوان مثال، علم می‌تواند 400 ماده معدنی را که از تراکم در فومارول‌های آتشفشانی تشکیل شده‌اند، گروه‌بندی کند – روزنه‌هایی در سطح زمین که بخار و گازهای آتشفشانی را منتشر می‌کنند.

مقالات آنها ملاحظات دیگری را در خوشه بندی و طبقه بندی کانی ها، مانند عصری که در آن شکل گرفتند، شرح می دهد. به عنوان مثال، رویداد موسوم به اکسیداسیون بزرگ زمین در حدود 2.3 میلیارد سال پیش منجر به تشکیل مواد معدنی جدید در سطح نزدیک سیاره شد. و حدود 4.45 میلیارد سال پیش، زمانی که آب برای اولین بار ظاهر شد، اولین فعل و انفعالات آب و سنگ ممکن است حدود 350 ماده معدنی را در محیط های دریایی و زمینی نزدیک به سطح تولید کند.

همچنین به نظر می رسد که صدها ماده معدنی مختلف ممکن است قبل از برخورد غول پیکری که بخش عمده ای از پوسته و گوشته سیاره ما را تبخیر کرد و به شکل گیری ماه در حدود 4.5 میلیارد سال پیش منجر شد، روی زمین شکل گرفته باشد. اگر چنین بود، آن مواد معدنی محو می‌شدند تا با سرد شدن و جامد شدن زمین اصلاح شوند.

فراتر از اختراعات تصادفی معدنی، بشریت هزاران ترکیب مشابه معدنی بی‌شماری تولید کرده است که طبق استانداردهای IMA به عنوان مواد معدنی واجد شرایط نیستند، اما با روش‌شناسی هازن و موریسون به عنوان انواع معدنی واجد شرایط هستند. این شامل مصالح ساختمانی، نیمه هادی ها، کریستال های لیزری، آلیاژهای ویژه، سنگ های قیمتی مصنوعی، زباله های پلاستیکی و مواردی از این دست است که همه «احتمالاً برای میلیون ها سال در تاریخ زمین شناسی باقی می مانند، و یک افق رسوبی واضح را ارائه می دهند که به اصطلاح «عصر انسانیت» را نشان می دهد. ”

در همین حال، 77 “زیست معدنی” نیز وجود دارد که توسط انواع فرآیندهای متابولیک تشکیل شده اند – این شامل همه چیز از مواد معدنی به دست آمده از مرجان ها، صدف ها و گزنه گرفته تا مواد معدنی در استخوان ها، دندان ها و سنگ های کلیه است. 72 ماده معدنی دیگر به طور مستقیم یا غیرمستقیم از گوانو و ادرار پرندگان و خفاش ها سرچشمه می گیرند.

محققان خاطرنشان کردند که بین شکل‌گیری اقیانوس‌ها، توسعه گسترده پوسته قاره‌ای، و شاید حتی شروع برخی از شکل‌های اولیه این فرآیند که اکنون تکتونیک صفحه‌ای را به پیش می‌برد، بسیاری از فرآیندهای مهم تشکیل مواد معدنی – و منشأ 3534 مورد گونه های معدنی – در 250 میلیون سال اول زمین اتفاق افتاد. اگر چنین باشد، پس بیشتر محیط‌های ژئوشیمیایی و کانی‌شناسی که در مدل‌های منشأ حیات به کار رفته‌اند، تا 4.3 میلیارد سال پیش وجود داشته‌اند.

نویسندگان نتیجه گرفتند که اگر حیات “یک الزام کیهانی است که در هر دنیای غنی از مواد معدنی و آب پدیدار می شود”، “پس این یافته ها این فرضیه را تایید می کند که حیات بر روی زمین به سرعت و در هماهنگی با یک پادشاهی معدنی پر جنب و جوش و متنوع، در مراحل اولیه تکامل سیاره ای.”

__________________

این تحقیق توسط بنیاد جان تمپلتون، تیم انیگما موسسه اختربیولوژی ناسا و موسسه علمی کارنگی پشتیبانی شد.

لینک منبع

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.