طريقة جديدة لدراسة المعادن

mainThumb

17-08-2022 02:11 PM

السوسنة - لأول مرة، صنف العلماء كل الطرق المختلفة التي يمكن أن يتشكل بها كل معدن معروف ووضعوا كل تلك المعلومات في مكان واحد. تشير هذه المجموعة من قصص الأصل المعدني إلى أن الأرض يمكن أن تكون قد احتوت الحياة في وقت أبكر مما كان يُعتقد سابقًا ، ومدى أهمية الماء باعتباره العنصر الأكثر تحويلًا في الجيولوجيا ، وقد يغير الطريقة التي يبحث بها الباحثون عن علامات الحياة والماء على الكواكب الأخرى.

يقول روبرت هازن ، عالم المعادن وعالم الأحياء الفلكية في معهد كارنيجي للعلوم في واشنطن العاصمة: "سيكون هذا مجرد انفجار ، يمكنك طرح ألف سؤال الآن لم نتمكن من الإجابة عليها من قبل."

لأكثر من 100 عام ، حدد العلماء المعادن من حيث "ماذا" ، مع التركيز على تركيبها وتركيبها الكيميائي. لكن هذا يمكن أن يؤدي إلى صورة غير كاملة. على سبيل المثال ، على الرغم من أن الماس بأكمله نوع من الكربون البلوري ، إلا أن ثلاثة ماساتٍ مختلفة قد تروي ثلاث قصص مختلفة ، كما يقول هازن. كان من الممكن أن يكون أحدهم قد تشكل قبل 5 مليارات سنة في نجم بعيد ، وربما يكون آخر قد ولد في اصطدام نيزكي ، والثالث قد يكون مخبوزًا في أعماق قشرة الأرض.

لذلك شرع هازن وزملاؤه في تحديد نهج مختلف لتصنيف المعادن. تركز هذه الزاوية الجديدة على "الكيفية" من خلال التفكير في المعادن كأشياء تتطور من تاريخ الحياة ، والأرض والنظام الشمسي ، وقد أبلغ هو وفريقه في الأول من يوليو في دراستين في American Mineralogist.

حدد الباحثون 57 طريقة رئيسية تتشكل بها "مملكة المعادن" ، مع خيارات تتراوح من التكثيف خارج الفضاء بين النجوم إلى التكوين في براز الخفافيش!

المعلومات الواردة في الكتالوج ليست جديدة ، لكنها كانت مبعثرة في السابق عبر آلاف الأوراق العلمية. يقول هازن إن "جرأة" عملهم كانت أن يتابعوا ويجمعوا كل ذلك معًا لأكثر من 5600 نوع معروف من المعادن. وهذا يجعل الكتالوج متجرًا شاملاً لأولئك الذين يرغبون في استخدام المعادن لفهم الماضي.

سمح التجميع أيضًا للفريق بالتراجع والتفكير في تطور المعادن من منظور أوسع. تظهر إحدى الدراسات الجديدة أن أكثر من نصف جميع أنواع المعادن المعروفة تتشكل بطرق كان يجب أن تكون ممكنة على الأرض حديثة الولادة. المعنى الضمني: من بين جميع البيئات الجيولوجية التي اعتبرها العلماء بوتقات محتملة لبداية الحياة على الأرض ، كان من الممكن أن يكون معظمها موجودًا منذ 4.3 مليار سنة، لذلك ، ربما تكون الحياة قد تشكلت بمجرد ظهور الأرض تقريبًا ، أو على الأقل ، كان لها وقت أطول للظهور مما كان يعتقد العلماء. يعود تاريخ الصخور مع آثار الحياة إلى 3.4 مليار سنة فقط.

يقول زاكاري آدم ، عالم الأحياء القديمة في جامعة ويسكونسن-ماديسون ، والذي لم يشارك في الدراسات الجديدة: "سيكون هذا دلالة عميقة جدًا - أن إمكانية الحياة يتم حصرها في بداية كوكب ما".

يعتمد التوقيت الدقيق لظهور الظروف الملائمة للحياة على نماذج "غير مناسبة" ، على الرغم من ذلك ، كما يقول فرانسيس ويستال ، عالم الجيولوجيا في مركز الفيزياء الحيوية الجزيئية في أورليان ، فرنسا ، والذي لم يكن أيضًا جزءًا من فريق هازن. إنها تعتقد أن العلماء يحتاجون إلى مزيد من البيانات قبل أن يتأكدوا. لكنها تقول ، "المبدأ رائع".

تُظهر النتائج الجديدة أيضًا مدى أهمية المياه في صناعة معظم المعادن الموجودة على الأرض. يقول الفريق إن ما يقرب من 80 بالمائة من أنواع المعادن المعروفة تحتاج إلى H2O لتكوينها.

يقول هازن: "الماء مهم للغاية" ، مضيفًا أن التقدير متحفظ. "قد يكون أقرب إلى 90 بالمائة."

إذا أخذنا بطريقة واحدة ، فهذا يعني أنه إذا رأى الباحثون الماء على كوكب مثل المريخ ، فيمكنهم تخمين أنه يحتوي على نظام بيئي غني بالمعادن. لكن قلب هذه الفكرة قد يكون أكثر فائدة: يمكن للعلماء تحديد المعادن الموجودة على الكوكب الأحمر ثم استخدام الكتالوج الجديد للعمل بشكل عكسي ومعرفة كيف كانت بيئته في الماضي. مجموعة من المعادن ، على سبيل المثال ، قد تكون قابلة للتفسير فقط إذا كان هناك ماء ، أو حتى حياة.

في الوقت الحالي ، يقوم العلماء بهذا النوع من الأعمال الاستقصائية على عدد قليل من المعادن في وقت واحد. ولكن إذا أراد الباحثون تحقيق أقصى استفادة من العينات التي تم جمعها على كواكب أخرى ، فهناك حاجة إلى شيء أكثر شمولاً ، كما يقول آدم ، مثل إطار الدراسة الجديدة.

وهذه فقط البداية. يقول آدم: "تكمن قيمة هذا [الكتالوج] في أنه مستمر ومتعدد الأجيال". "يمكننا العودة إليها مرارًا وتكرارًا لأنواع مختلفة من الأسئلة."

توافق شونا موريسون ، عالمة المعادن في معهد كارنيجي والمؤلفة المشاركة للدراسات الجديدة: "أعتقد أن لدينا الكثير مما يمكننا القيام به". "نحن فقط نخدش السطح."