Геологи собрали первый полный каталог происхождения минералов

Уникальная работа показала, что вода поучаствовала в образовании большей части земных минералов, тысячи из них появились благодаря живым организмам, сотни – из выделений животных, а планета могла стать подходящей для жизни уже в первые 250 миллионов лет.

Американские ученые составили каталог, обобщающий механизмы формирования всех известных минералов Земли. За 15 лет кропотливой работы они обобщили результаты тысяч предыдущих исследований, собрав информацию по 5659 минералов. Уникальный каталог позволил разделить их по путям происхождения на 57 групп и показал, что большинство из них образовались в присутствии воды. Судя по этим данным, вода – а возможно, и жизнь – могли появиться на Земле намного раньше, чем считается. Уникальный каталог еще принесет новые открытия, а пока о нем рассказывает пара статей (1, 2), опубликованных в журнале American Mineralogist.

Минералы почти всегда рассматривают и классифицируют, исходя из их состава и кристаллической структуры. Однако работа, проделанная Робертом Хейзеном (Robert Hazen) и Шонной Моррисон (Shaunna Morrison) из Института Карнеги, опирается на процессы, приводящие к их образованию. Ученые показали, что около 40 процентов минералов могут появляться более чем одним способом (например, абиогенными и биогенными), а девять – более чем 15-ю разными. Рекордсменом здесь можно назвать пирит (дисульфид железа), который формируется 26-ю разными путями, из разных комбинаций исходных веществ, при совершенно разных условиях и в разном окружении, от медленных осадочных отложений до ударов метеоритов.

В общей сложности геологи определили 10556 минералов и механизмов их формирования. Подавляющее большинство – более 80 процентов – из них требуют присутствия воды. Около половины образуются при помощи живых организмов, а треть (1900 штук) исключительно такими биогенными способами. 77 «биоминералов» могут появляться при преобразованиях разных живых структур, таких как кораллы, раковины и кости. А еще 72 формируются при участии гуано и других выделений животных. Наконец, больше 600 минералов появились в результате человеческой деятельности, включая 234, образующихся при сжигании угля.

Особую роль в минеральном разнообразии Земли играют редкоземельные элементы: хотя их содержание в земной коре не превышает пяти частей, они входят в состав примерно 2400 минералов. Целые группы минералов связаны со значительными событиями в геологической истории Земли. Некоторые из них появились в ходе «кислородной революции», когда на планете стал накапливаться свободный кислород. Группа из 350 минералов сформировалась около 4,45 миллиарда лет назад, когда на поверхности появились обширные водоемы.

Кроме того, ученые заключают, что немалая часть (больше 3500) всего разнообразия минералов появилась уже в первые 250 миллионов лет существования Земли. 296 из них даже старше нашей планеты, а 97 могут попадать сюда с метеоритами, возраст которых больше, чем у самой Солнечной системы. Это показывает, что геохимические условия, подходящие для развития ранней жизни, сформировались на Земле уже вскоре после ее появления на свет. «Работа фундаментальным образом меняет наши взгляды на минералы планеты, – добавляет Роберт Хейзен. – Например, то, что более 80 процентов из них образовались в присутствии воды, показывает, насколько важную роль играет влага. Этот факт может объяснять, отчего Луна, Меркурий и даже Марс и близко не демонстрируют такого минерального разнообразия».