地球生物对矿物质的影响

当企鹅在南极洲的象岛上大便时，土壤中会发生一点魔法。

化学反应会产生一种暗褐色的矿物，称为 spheniscidite。它是独一无二的，反映了只存在于那个地方的特殊条件。

这个名字来自 Sphenisciformes – 用于描述企鹅在鸟类生命树中的分组的标签。

这种结晶化合物只是国际矿物学协会今天认可的大约 6,000 种此类矿物之一。

但 IMA 的分类系统，它描述了我们周围的许多“硬东西”，刚刚经历了一些重新启动。

华盛顿特区卡内基科学研究所的 Robert Hazen 博士在过去 15 年中一直在对这些矿物进行重新分类，以增加有关其成因的信息。

“近两个世纪以来，基于矿物化学和晶体结构的分类系统一直存在，我们的分类系统增加了时间和形成环境的维度，”他告诉BBC 世界服务的“科学在行动”节目中。

简而言之，矿物质是化学元素的特定组合，排列成有序的结晶形式。地球上所有的岩石都是由不同的聚集体构成的。

你会知道一些最常见的，如长石、石英和云母，它们构成了厨房台面的花岗岩。

但卡内基研究所研究员与同事 Shaunna Morrison 博士试图为数千种不同的矿物物种提供一些额外的背景信息。

两人的观点是，除非您也了解矿物的形成方式和时间，否则您无法真正理解矿物的重要性。他们的研究表明，大自然已经使用 57 种“食谱”创造了 10,500 种他们喜欢称之为“矿物质”的东西——通过压碎、捣碎、煮沸、烘烤等等。

他们说，水帮助了 80% 以上的矿物物种形成。

生物学在大约 50% 的矿物物种的产生中发挥了直接或间接的作用。

“生命以各种方式影响矿物质，”Hazen 博士解释说。

“例如，光合作用产生氧气。氧气是一种非常活泼的气体，它通过氧化矿物质来改变地球表面。因此，由于大气中的氧气，地球上形成了 2000 多种新矿物质。当然，生命也创造自己的矿物，生物矿物。

“这些是生物体中的贝壳、牙齿、骨骼和其他结构，它们以最惊人的纳米技术方式有目的地沉积和雕刻。

“科学家和工程师希望能够重现生命所能做的事情。”

Hazen 和 Morrison 的工作在国际期刊 American Mineralogist发表的两篇论文中进行了总结。

两人为每种已知矿物种类建立了每个已知形成过程的数据库。这是 IMA 目录中的 5,659 个。

对于每种矿物质，两人详细说明了使用的配方；所涉及的特定物理、化学或生物过程 – 及其组合。

40% 源自不止一种方式
3,349 (59%) 只通过一个过程发生
9种通过15种或更多方式诞生
黄铁矿（愚人金）以 21 种方式形成
Hazen 博士说：“以前的矿物学系统说方解石是方解石；这是方解石晶体结构中的碳酸钙，这是一个物种。但我们说不，不，不——有 10、15 种或 20种不同的方解石，因为由贝壳沉积的方解石与仅通过化学沉淀在海底形成的方解石或在变质作用（高压和高温）过程中在地球深处形成的方解石非常不同。

“所以，我们看到了许多不同种类的方解石，这是我们新的矿物学方法的关键。”

有些矿物非常古老；296甚至被认为早于地球本身。在这个数字中，有 97 个仅来自陨石。这些可以包括年龄估计高达 70 亿年的矿物颗粒。那是在我们的太阳系存在之前很久。

另一个极端是矿物鞭子，它们的存在完全归功于仅仅几个世纪的人类工业化。例如，大约有 500 种矿物是采矿活动的直接结果；其中 234 种是在煤矿火灾中产生的。

Hazen 和 Morrison 的工作不仅将地球的矿物学置于其适当的历史背景中，而且还成为研究其他世界的工具。

“我们正在研究火星的矿物学，”Hazen 博士说。“我们一直在寻找可能指向生命的矿物质的证据。

“如果我们找到它，我们不会找到一种特定的矿物；它会是微量元素的痕迹，这些矿物的形态、大小和形状。它们的地方关联将成为火星上的生命吸烟枪。”