قد يؤدي إلقاء نظرة جديدة على “مملكة المعادن” إلى تغيير عملية البحث عن الحياة


إذا كان كل معدن يروي قصة ، فإن الجيولوجيين لديهم الآن ما يعادله الليالي العربية.

لأول مرة ، صنف العلماء كل الطرق المختلفة التي يمكن أن يتشكل بها كل معدن معروف ووضع 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 ، وتقدير 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 كل الماس نوع من الكربون البلوري ، إلا أن ثلاثة ماسات 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.

الماس الذي تشكل في أعماق الأرض
الماس له نفس بنية الكربون ، لكن يمكن أن يتشكل بطرق مختلفة. نشأت هذه الجوهرة الخاصة في أعماق الأرض.روب لافينسكي / أركينستون

لذلك شرع هازن وزملاؤه في تحديد نهج مختلف لتصنيف المعادن. تركز هذه الزاوية الجديدة على “الكيفية” من خلال التفكير في المعادن على أنها أشياء تتطور من تاريخ الحياة ، والأرض والنظام الشمسي ، وقد قدم هو وفريقه تقريرًا في الأول من تموز (يوليو) في اثنين من الدراسات في American Mineralogist. الباحثون حدد 57 طريقة رئيسية تتشكل “مملكة المعادن” ، مع خيارات تتراوح من التكثيف خارج الفراغ بين النجوم إلى التكوين في براز الخفافيش.

المعلومات الواردة في الكتالوج ليست جديدة ، لكنها كانت مبعثرة في السابق في آلاف الأوراق العلمية. يقول هازن إن “الجرأة” في عملهم كانت أن يتابعوا ويجمعوا كل ذلك معًا من أجل أكثر 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. ظهرت الأنماط على الفور. 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 محتملة البوتقات لبداية الحياة على الأرض، كان من الممكن أن يكون معظمها موجودًا منذ 4.3 مليار سنة (SN: 9/24/20). لذلك ، ربما تكون الحياة قد تشكلت بمجرد ظهور الأرض تقريبًا ، أو على الأقل ، كان لديها وقت أطول للظهور مما كان يعتقد العلماء. الصخور مع آثار الحياة يعود تاريخه إلى 3.4 مليار سنة فقط (SN: 7/26/21).

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. ما يقرب من 80 في المئة من أنواع المعادن المعروفة تحتاج إلى H2يا لتشكيل ، تقارير الفريق.

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

صور مركبة لمعدنين أخضر: أزوريت وأمونيت معقم
لن تتشكل بعض المعادن بدون تأثير الحياة. ساعدت بكتيريا التمثيل الضوئي في إحداث الظروف الغنية بالأكسجين اللازمة لهذا الأزوريت (على اليسار) ، بينما وُلد الأمونيت المعقم (على اليمين) من السيليكا التي تملأ الفراغ حيث كانت الصدفة موجودة.روب لافينسكي / أركينستون

طريقة واحدة ، وهذا يعني أنه إذا كان الباحثون انظر الماء على كوكب مثل المريخ ، يمكنهم تخمين أنه يحتوي على نظام بيئي غني بالمعادن (SN: 3/16/21). 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.

الآن أيها العلماء القيام بهذا النوع من عمل المباحث على القليل من المعادن في وقت واحد (SN: 5/11/20). ولكن إذا أراد الباحثون تحقيق أقصى استفادة من العينات التي تم جمعها على كواكب أخرى ، فهناك حاجة إلى شيء أكثر شمولًا ، كما يقول آدم ، مثل إطار الدراسة الجديدة.

وهذه فقط البداية. “قيمة هذا [catalog] يقول آدم: “إنها مستمرة ومن المحتمل أن تكون متعددة 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.”



المصدر

ندى عبدالرحمن
مهتمة في العلوم والفضاء خاصةً محبة للتقنية اعمل كاتبة في موقع اراود