Минералогия Земли уникальна в космосе
Новое исследование под руководством Роберта Хейзена из Института Карнеги предсказывает, что на Земле существует более 1500 неоткрытых минералов, а точное минеральное разнообразие нашей планеты уникально и не может быть воспроизведено где-либо во Вселенной.
Минералы образуются из новых комбинаций элементов. Эти комбинации могут быть обусловлены как геологической активностью (вулканизм, тектоника плит, взаимодействие воды и пород), так и биологической (химические реакции с кислородом и органическим материалом).
Почти десять лет назад Хейзен выдвинул идею, что взрывное увеличение разнообразия минералов планеты — от дюжины на заре Солнечной системы до почти 5000 видов сегодня — произошло в первую очередь благодаря возникновению жизни. Более двух третей известных минералов прямо или косвенно связаны с биологической активностью. Во многом это связано с появлением бактериального фотосинтеза, который резко увеличил концентрацию кислорода в атмосфере около 2,4 миллиарда лет назад.
В серии из четырёх недавно опубликованных работ Хейзен и его команда использовали статистические модели и анализ минералогических баз данных. Они обнаружили, что вероятность существования минерального «вида» (определяемого уникальным сочетанием химического состава и кристаллической структуры) только в одном местонахождении составляет около 22%, а в 10 или менее — около 65%. Большинство видов минералов весьма редки.
«Минералы следуют тому же распределению по частоте, что и слова в книге, — пояснил Хейзен. — Редкие слова определяют разнообразие словарного запаса книги. То же самое верно и для минералов Земли. Редкие минералы определяют минералогическое разнообразие нашей планеты».
Дальнейший анализ показал, что тысячи вероятных редких минералов либо ещё ждут открытия, либо существовали в какой-то момент истории Земли, но были утрачены. Команда предсказала, что 1563 минерала существуют на Земле сегодня, но ещё не открыты. Вероятность их обнаружения неравномерна: например, почти 35% минералов натрия могут оставаться неоткрытыми, так как более половины из них белые, плохо кристаллизованные или растворимы в воде.
Расширяя связь между геологической и биологической эволюцией, команда применила к минералам биологические концепции случайности и необходимости. Они пришли к выводу, что, если бы можно было «переиграть» историю Земли, многие сформировавшиеся в альтернативной версии планеты минералы отличались бы от известных нам сегодня.
«Это означает, что, несмотря на физические, химические и биологические факторы, контролирующие большую часть минерального разнообразия нашей планеты, минералогия Земли уникальна в космосе», — заявил Хейзен.
Четыре статьи опубликованы в журналах Canadian Mineralogist, Mathematical Geoscience, American Mineralogist и Earth and Planetary Science Letters.