Onderzoek toont ook aan dat de aarde mogelijk eerder klaar was voor de vorming van leven dan gewoonlijk werd gedacht
Calciet kan zich op 17 verschillende manieren vormen, meer dan bijna elk ander mineraal. Dit calciet, gevormd in een grot, kreeg zijn kenmerkende vorm door veranderende waterstanden.
Als elk mineraal een verhaal vertelt, dan hebben geologen nu hun equivalent van De Arabische Nachten.
Voor het eerst hebben wetenschappers alle verschillende manieren gecatalogiseerd waarop elk bekend mineraal zich kan vormen en hebben ze al die informatie op één plek ondergebracht. Deze verzameling verhalen over minerale oorsprong wijst erop dat de aarde eerder leven had kunnen herbergen dan eerder werd gedacht, kwantificeert het belang van water als het meest transformerende ingrediënt in de geologie en kan de manier veranderen waarop onderzoekers naar tekenen van leven en water op andere planeten zoeken.
“Dit wordt gewoon een explosie”, zegt Robert Hazen, een mineraloog en astrobioloog aan het Carnegie Institution for Science in Washington, DC. “Je kunt nu duizend vragen stellen die we eerder niet hadden kunnen beantwoorden.”
Al meer dan 100 jaar hebben wetenschappers mineralen gedefinieerd in termen van ‘wat’, waarbij ze zich richten op hun structuur en chemische samenstelling. Maar dat kan een onvolledig beeld opleveren. Hoewel alle diamanten bijvoorbeeld een soort kristallijn koolstof zijn, kunnen drie verschillende diamanten drie verschillende verhalen vertellen, zegt Hazen. Eén zou 5 miljard jaar geleden gevormd kunnen zijn in een verre ster, een andere zou kunnen zijn geboren in een meteorietinslag en een derde zou diep onder de aardkorst kunnen zijn gebakken.
Dus gingen Hazen en zijn collega’s op zoek naar een andere benadering van mineraalclassificatie. Deze nieuwe invalshoek richt zich op het ‘hoe’ door mineralen te beschouwen als dingen die voortkomen uit de geschiedenis van het leven, de aarde en het zonnestelsel, rapporteren hij en zijn team op 1 juli in een paar studies in Amerikaanse mineraloog. De onderzoekers gedefinieerd 57 hoofdmanieren dat het “mineralenrijk” vormt, met opties variërend van condensatie uit de ruimte tussen sterren tot vorming in de uitwerpselen van vleermuizen.
De informatie in de catalogus is niet nieuw, maar was eerder verspreid over duizenden wetenschappelijke artikelen. De “lefheid” van hun werk, zegt Hazen, was om alles door te nemen en samen te stellen voor de meer dan… 5.600 bekende soorten mineralen. Dat maakt de catalogus tot een one-stop-shop voor wie mineralen wil gebruiken om het verleden te begrijpen.
De compilatie stelde het team ook in staat een stap terug te doen en vanuit een breder perspectief na te denken over de evolutie van mineralen. Patronen sprongen er meteen uit. Een van de nieuwe onderzoeken toont aan dat meer dan de helft van alle bekende minerale soorten zich vormen op een manier die mogelijk had moeten zijn op de pasgeboren aarde. De implicatie: van alle geologische omgevingen die wetenschappers hebben beschouwd als potentiële smeltkroezen voor het begin van het leven op aarde, zouden de meeste al 4,3 miljard jaar geleden kunnen hebben bestaan (SN: 24/09/20). Het leven is daarom misschien bijna net zo snel gevormd als de aarde, of op zijn minst meer tijd om te ontstaan dan wetenschappers dachten. Stenen met sporen van leven dateren van slechts 3,4 miljard jaar geleden (SN: 26-7-21).
“Dat zou een zeer, zeer diepgaande implicatie zijn – dat het potentieel voor leven helemaal aan het begin van een planeet is ingebakken”, zegt Zachary Adam, een paleobioloog aan de Universiteit van Wisconsin-Madison die niet betrokken was bij de nieuwe onderzoeken.
De exacte timing van wanneer de omstandigheden rijp zijn voor het leven is echter gebaseerd op “dubieuze” modellen, zegt Frances Westall, een geobioloog bij het Centre for Molecular Biophysics in Orléans, Frankrijk, die ook geen deel uitmaakte van het team van Hazen. Ze denkt dat wetenschappers meer gegevens nodig hebben voordat ze zeker kunnen zijn. Maar, zegt ze, “het principe is fantastisch.”
De nieuwe resultaten laten ook zien hoe essentieel water is geweest voor het maken van de meeste mineralen op aarde. Ongeveer 80 procent van de bekende mineraalsoorten heeft H . nodig2O te vormen, meldt het team.
“Water is gewoon ongelooflijk belangrijk”, zegt Hazen, eraan toevoegend dat de schatting conservatief is. “Het kan dichter bij 90 procent zijn.”
Op een bepaalde manier betekent dit dat als onderzoekers water zien op een planeet als Mars, ze kunnen raden dat het een rijk mineraal ecosysteem heeft (SN: 3/16/21). Maar dit idee omdraaien kan nuttiger zijn: wetenschappers kunnen identificeren welke mineralen zich op de Rode Planeet bevinden en vervolgens de nieuwe catalogus gebruiken om achteruit te werken en erachter te komen hoe de omgeving er in het verleden uitzag. Een groep mineralen zou bijvoorbeeld alleen verklaarbaar zijn als er water was geweest, of zelfs leven.
Op dit moment doen wetenschappers dit soort speurwerk aan slechts een paar mineralen tegelijk (SN: 5/11/20). Maar als onderzoekers het meeste willen halen uit de monsters die op andere planeten zijn verzameld, is er iets uitgebreiders nodig, zegt Adam, zoals het kader van de nieuwe studie.
En dat is nog maar het begin. “De waarde hiervan [catalog] is dat het aan de gang is en mogelijk meerdere generaties meegaat”, zegt Adam. “We kunnen er steeds weer op terugvallen voor verschillende soorten vragen.”
“Ik denk dat we nog veel meer kunnen doen”, beaamt Shaunna Morrison, een mineraloog aan de Carnegie Institution en co-auteur van de nieuwe studies. “We krabben gewoon aan de oppervlakte.”
