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地球的矿物也随生命进化而进化

探索由生命塑造的矿物进化史,从微生物的出现到如今多样化的岩石。

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一项具有里程碑意义的新研究表明,我们星球上矿物的进化是由地球上生命的进化推动的。虽然这一基本假设并非新颖,但该研究首次绘制了藻类和随后复杂微生物的出现如何产生了地球上约 4,300 种矿物。在宇宙的早期,气体和尘埃云包含了周期表中所有天然存在的元素,但它们大多过于分散,无法形成矿物;科学家们认为,在星际介质中只有大约

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十几种矿物。根据这项研究,在大约 45 亿年前,当物质的团块碰撞并聚集开始形成太阳系时,又形成了大约 60 种不同的矿物。较小的碎片凝聚成更大的、行星大小的物体,那里的火山活动和水的存在使矿物的数量达到了数百种。火星和金星已经发展到这个阶段[《自然新闻》],

并且拥有由石英和锆石等热岩浆产生的矿物。在这项发表在《美国矿物学家》[需要订阅]上的研究中,首席研究员罗伯特·哈森(Robert Hazen)表示,地球的板块构造进一步增加了矿物的数量,但大约 40 亿年前生命的起源才真正促进了我们星球上岩石的多样性。

进行光合作用的生物产生了丰富的氧气。在这种富氧环境中,氧化和风化的化学过程产生了大量新的富含金属的矿物,例如铁。“40 亿年前,地表上的铁和铜等金属保持纯净闪亮,”哈森说。“但新的大气氧化了它们,创造了许多新矿物”[《新科学家》]。

随着复杂微生物在海洋中进化,富含钙的海洋生物的壳和骨骼沉到海底,并被压实成一种称为方解石的新矿物。与此同时,在陆地上,植物的根部产生的酸将火山起源的矿物转化成粘土。研究人员表示,了解某些矿物的存在预示着生命的存在,这可能在研究其他行星方面带来丰厚的回报。

随着美国宇航局的“信使号”(Messenger)探测器目前进入绕水星轨道,哈森博士预测它将在水星上发现大约 300 种矿物。如果发现 500-1,000 种矿物,那么这将表明水星比任何人最初想的要复杂得多。如果出现依赖生命形成才能存在的矿物,那么研究人员将感到困惑。火星和其他行星也是如此——包括那些已知但首次被发现绕着太阳系外的恒星运行的系外行星 [《经济学人》]。

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图片:flickr/ Gaetan Lee

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