Die spannende Entwicklung der... Felsen

Jeder Stein erzählt eine Geschichte. Und einige dieser Geschichten sind über die Geschichte des Lebens.

Könnte man Gesteinen und Mineralien, die, denen Sie gemacht sind, eher langweilig sind. Aber eine neue Studie zeigt, Leben ist integraler Bestandteil der Entwicklung von Mineralien, wodurch sich der Großteil der 4.300 gewesen oder so Arten auf der Erde heute präsentieren.

Die Forschung, die detailliert in der Novemberausgabe der Zeitschrift American Mineralogist, konnte die Suche nach Leben auf anderen Planeten helfen.

Die Studie leitet auch eine neue Art der Gestaltung der Studie von Mineralien, sagte Studie-Team-Mitglied Robert Hazen von der Carnegie Institution in Washington, D.C. Anstelle von Klumpen des Felsens, die durch ihre grundlegenden physikalischen und chemischen Eigenschaften auszeichnen, jedes Mineral Sample "hat eine Geschichte, hat eine Geschichte" weil sie durch einen bestimmten Prozess zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Geschichte unseres Planeten erstellt wurde.

"Mineralien nie in diesem historischen Kontext angesehen worden haben," sagte Hazen LiveScience.

Am Anfang...

Mineralien, die jetzt nach und nach auf der Erde und anderen Einrichtungen in unserem Sonnensystem existieren in Hazen und seine Kollegen als eine Reihe von Stufen sehe gebildet. Jede Stufe hat eine auslösende Ereignis, das mineralische Entwicklung nach vorne, in Richtung größerer Vielfalt (weitere neue Arten von Mineralien Form) fährt.

Aller heute bekannten chemischen Elemente waren anwesend als das Sonnensystem nur eine Sammlung von Pre-planetarische primordialen Staub war, aber sie nur ca. 12 Mineralien bildeten – "die primitivsten Mineralien," als Hazen ausdrückte. "Das sind die Rohstoffe, denen Sie mit beginnen."

Es war erst nach großen Körper wie die Sonne und die Planeten, dass Umgebungen mit extremen Temperaturen gebildet und Druck existiert, die eine größere Artenvielfalt mineralischen schmieden konnte. Viele Elemente wurden in der ursprünglichen Staubwolken in Mineralkristalle festigen auch zu weit gestreut.

Stufe 1: Wie das Sonnensystem Gestalt nahm, "Schwerkraft Verklumpung" der Partikel gebildet in Chondrit Meteoriten (die ältesten bekannten Meteoriten), was in etwa 60 verschiedene mineralische Arten.

Stufe 2: Meteoriten verklumpten zusammen in Planetesimalen und hoher Temperatur und Druck erstellt Hunderte mehr Mineralien, stoßen die insgesamt bis zu ca. 250.

Stufe 3: Steigen Sie größeren Planeten mittleren Körper geformt, vulkanische Aktivität und die Anwesenheit von Wasser hätte auf mehrere hundert weitere neue mineralische Art. Mars und Venus, die neue Studie legt nahe, diese Phase mit mindestens 500 Tierarten Mineral erreicht haben, aber nirgendwo in der Nähe von möglichst vielen was auf der Erde entwickelt. Mars ist "ein nasser Planet, die neue Art von" seiner Oberfläche, wodurch mehrere Arten von Tonmineralen. (Diese Tonmineralien durch NASA Rover auf dem Mars gefunden wurden, Landers und Orbiter, darauf hinweist, dass flüssiges Wasser in der Tat einmal präsentieren auf der Oberfläche des roten Planeten.)

Stufe 4: Nur auf der Erde – zumindest in unserem Sonnensystem – Tat mineralischen Evolution Fortschritt in eine Fülle von Tausenden von Mineralien.

"Mineralischen Evolution ist offensichtlich anders als Darwin'sche Evolution – Mineralien nicht mutieren, zu reproduzieren oder wie lebende Organismen zu konkurrieren. Aber wir fanden, dass sowohl die Vielfalt als auch die relativen Häufigkeiten von Mineralien in mehr als 4,5 Milliarden Jahre der Erdgeschichte dramatisch verändert haben", sagte Hazen.

Plattentektonik und Leben

Ein Schlüsselfaktor in der Erdatmosphäre mineralische Vielfalt ist das Wirbeln des Planeten Innenraum durch Plattentektonik, der Prozess, der die langsamen Shifting der Kontinente im Laufe der Zeit fährt.

5. Etappe: Mit dem Beginn der Plattentektonik, Platten der Erdkruste wurden Kruste nach unten in den warmen Mantel, einer neuen physikalischen und chemischen Umgebung wo Mineralien bilden könnte, Steigerung der Anzahl von Mineralien auf der Erde in die Tausende.

"Das ist, wo Sie diese große Beule in der Anzahl der Mineralien, aufstehen", sagte Hazen.

Es gibt einige Hinweise für intermittierende Plattentektonik auf der Venus, macht es möglich, dass der Planet Stufe 5 der mineralischen Evolution erreicht haben könnte. (Venus ist über die Größe der Erde und so konnte haben statt auf seine interne Wärme-Reserve, den Fahrer der Plattentektonik. Merkur, Mars und Erde Mond sind alle zu klein, ihre innere Hitze Reserve gehalten haben lange genug, um zu springen beginnen Plattentektonik.)

Wenn Sie wissen möchten, wo Phase 4 ging, ist es die Schaffung von Graniten, die auf der Erde, aber nicht an anderer Stelle gefunden wurden. Granit können eine weitere 500 Mineralien der Erde Repertoire hinzugefügt. Plattentektonik schob diese Zahl auf etwa 2.500.

Aber der größte Einfluss auf mineralischen Evolution mit der Entstehung des Lebens auf der Erde vor etwa 4 Milliarden Jahren kam, sagte Hazen. Alle fünf zusätzliche Stufen nach der 5. Etappe "alle mit dem Leben verbunden" sind und nur auf der Erde auftreten, sagte er.

"Von den 4.300 bekannte Mineral, die Spezies auf der Erde, vielleicht zwei Drittel von ihnen biologisch vermittelt werden," sagte er. "Dies ist vor allem eine Folge unserer sauerstoffreichen Atmosphäre, die ein Produkt der Photosynthese durch mikroskopisch kleine Algen."

Die erste Manipulation von Mineralien durch Leben kam wie Mikroben sie für Energie benutzt, zu Reaktionen, die sie chemisch umgewandelt zu unterwerfen. Mehr als die Hälfte der Elemente auf der periodischen Tabelle von Leben auf Laufwerk Stoffwechsel verwendet werden können, sagte Hazen.

"Leben wandelt die chemische Zusammensetzung der Oberfläche", sagte er.

Viele wichtige Mineralstoffe wie Eisen, Kupfer und andere Metalle, Erze sind Produkte der Oxidation (eine chemische Reaktion mit Sauerstoff, die den Verlust von Elektronen; verursacht Rost ist ein Beispiel). Diese Reaktionen wäre nicht möglich ohne den Sauerstoff in der Erdatmosphäre, die mit freundlicher Genehmigung von photosynthetischen Pflanzen und Algen vorhanden ist.

Mikroorganismen und Pflanzen beschleunigt auch die Produktion von Tonmineralen, in der Regel in Gegenwart von Wasser gebildet.

In den Ozeanen generiert die Evolution der Organismen mit Muscheln und mineralisierten Skelette, wie Korallen, Dicke geschichtete Ablagerungen von Mineralien wie Calcit, die selten auf einem leblosen Planeten sein würde.

Idee, löste bei Weihnachtsparty

Die Idee für die Arbeit entstand eine Weihnachtsfeier als ein Biologie-Kollege Hazen fragte, ob Tone während dem Archaikum (eine geologische Eon vor etwa 2,5 Milliarden Jahren), gab es da Tone sind aber möglicherweise Sprung Leben zu beginnen, durch die Organisation von organischen Molekülen geholfen zu haben – wenn sie nicht bei dem Archaikum anwesend waren, sie hätte nicht wesentlich zu leben.

Hazen, sagte über die Verbindung zwischen Geschichte und Mineralogie der Erde: "Warum dachten wir nicht vorher?" (Übrigens im Archaikum, Tone gab, gibt es nur nicht so viele wie heute)

Hazen und seine Kollegen haben keine neue Experimente zu tun; Sie stützte sich auf das vorhandene Wissen des Feldes und reframed es vor allem die Rolle des Lebens in mineralische Vielfalt hinweisen.

Auf der Suche nach Leben

Die neue Erkenntnis Implikationen verlängern auch außerhalb unseres Planeten. Auf der Suche nach Mineralien stark verbunden mit dem Leben auf der Erde könnte dazu beitragen, die Suche nach Leben auf anderen Planeten zu führen, indem man Wissenschaftler eine Reihe von Hinweisen zu suchen.

"Mindestens 2,5 Milliarden Jahre, und möglicherweise seit der Entstehung des Lebens, der Erde Mineralogie entwickelte sich parallel zu Biologie," sagte Hazen. "Eine Implikation dieser Erkenntnis ist, dass remote Beobachtungen der Mineralogie von anderen Monden und Planeten entscheidend für biologische Einflüsse außerhalb der Erde nachweisen können."

Suche nach Tone, können z. B. das Vorhandensein von Wasser, mindestens in einem Planeten Vergangenheit angeben. Dies würde lassen Sie uns wissen, dass ein Planet Stufe 3 erreicht hatte, so wie Mars hat.

"Die Oberfläche Mineralogie wird entsprechend den Zustand der mineralischen Evolution" auf diesem Planeten, sagte Hazen.

Hazen hofft auch, dass mineralische Entwicklung betrachten die Wissenschaft der Mineralogie, die beleben "ist ein Feld, das mehr und mehr ausgegrenzt werden", er sagt, mit Museen und Universitäten ihre mineralischen Sammlungen Notwasserung. Mineralischen Evolution stellt "eine beeindruckende Erzählung, die Mineralien wieder am historischen Zentrum der Erde setzen [kann]", sagte er.

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