Новое исследование выявило, что вода сыграла ключевую роль в формировании значительной части минералов Земли. Тысячи минералов образовались при участии живых организмов, сотни – в результате жизнедеятельности животных, и, возможно, планета стала пригодной для жизни уже в первые 250 миллионов лет своего существования.
Американские ученые создали каталог, систематизирующий процессы образования всех известных минералов Земли. В результате 15 лет тщательной работы были обобщены данные тысяч предыдущих исследований, информация о 5659 минералов была собрана и структурирована. Этот уникальный каталог позволил разделить минералы на 57 групп в зависимости от их происхождения и показал, что большинство из них сформировались при участии воды. Согласно этим данным, вода – и, возможно, жизнь – могли возникнуть на Земле значительно раньше, чем предполагается. Уникальный каталог обещает новые открытия, а сейчас о нем рассказывается в нескольких статьях ( 1, 2), опубликованных в журнале American Mineralogist.
Минералы обычно классифицируют и рассматривают, основываясь на их химическом составе и кристаллической структуре. Однако исследование, проведенное Робертом Хейзеном и Шонной Моррисон из Института Карнеги, фокусируется на процессах, которые приводят к образованию минералов. Ученые установили, что приблизительно 40 процентов минералов способны формироваться различными способами (включая абиогенные и биогенные процессы), а девять минералов – более чем 15 различными путями. Наибольшее разнообразие путей образования наблюдается у пирита (дисульфида железа), который формируется 26 различными способами, благодаря различным комбинациям исходных веществ, при совершенно разных условиях и в разнообразной среде – от медленных осадочных отложений до столкновений с метеоритами.
Геологи идентифицировали в общей сложности 10556 минералов и изучили механизмы, определяющие их образование. Более 80% из них формируются при участии воды. Приблизительно половина минералов образуется благодаря живым организмам, а треть (1900 штук) – исключительно биогенными способами. 77 «биоминералов» возникают в результате преобразований различных живых структур, например, кораллов, раковин и костей. Также 72 минерала формируются при участии гуано и других отходов жизнедеятельности животных. Кроме того, более 600 минералов возникли благодаря деятельности человека, в том числе 234, образующихся в процессе сжигания угля.
Редкоземельные элементы играют важную роль в многообразии минералов Земли: несмотря на то, что их концентрация в земной коре невелика и не превышает пяти частей, они присутствуют в составе около 2400 минералов. Целые группы минералов отражают значительные события в геологическом прошлом Земли. Некоторые из них образовались в период «кислородной революции», когда на планете началось накопление свободного кислорода. Около 4,45 миллиарда лет назад, с образованием обширных водоемов на поверхности, сформировалась группа из 350 минералов.
По мнению исследователей, значительная часть (более 3500) всего минерального разнообразия сформировалась в первые 250 миллионов лет существования Земли. 296 минералов имеют возраст, превышающий возраст нашей планеты, а 97 могли быть доставлены на Землю метеоритами, возраст которых больше, чем возраст Солнечной системы. Это свидетельствует о том, что геохимические условия, благоприятные для развития ранней жизни, сложились на Земле вскоре после ее образования. «Работа кардинально изменяет наше представление о минералах планеты, – добавляет Роберт Хейзен. – Например, тот факт, что более 80 процентов из них образовались в присутствии воды, подчеркивает значимость влаги. Это может объяснить, почему Луна, Меркурий и даже Марс и близко не демонстрируют такого минерального разнообразия».