Алмаз вечен, но это не значит, что все бриллианты имеют общую историю.
Некоторые алмазы образовались миллиарды лет назад в космосе, когда богатая углеродом атмосфера умирающих звезд расширилась и остыла. За время существования нашей планеты высокие температуры и давление в мантии произвели алмазы, знакомые нам как драгоценные камни. 5000 лет назад большой метеорит, упавший на богатые углеродом отложения на Земле, образовал ударный алмаз.
Каждый из этих алмазов отличается от других как по составу, так и по происхождению, но все они классифицируются как «алмазы» авторитетным справочником по минералам - Комиссией по новым минералам, номенклатуре и классификации Международной минералогической ассоциации.
Для многих ученых-физиков это несоответствие не представляет проблемы. Но система IMA оставляет без ответа вопросы для планетологов, геобиологов, палеонтологов и других, кто стремится понять исторический контекст минералов.
Итак, Роберт Хейзен и Шонна Моррисон из Карнеги объединились с профессором философии науки Калифорнийского университета в Боулдере Кэрол Клеланд, чтобы предложить ученым устранить этот недостаток с помощью новой «эволюционной системы» классификации минералов, которая включает исторические данные и отражает изменения. в разнообразии и распределении полезных ископаемых на протяжении более чем 4 миллиардов лет истории Земли.
Их работа опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Мы собрались вместе из самых разных областей философии и планетологии, чтобы увидеть, есть ли строгий способ ввести измерение времени в дискуссии о твердых материалах, из которых состоит Земля», - сказал Хазен..
Система классификации минералов IMA восходит к 19 веку, когда геолог Джеймс Дуайт Дана изложил способ классификации минералов на основе уникальных комбинаций идеализированных составов основных элементов и геометрически идеализированной кристаллической структуры.
«Например, IMA определяет кварц как чистый диоксид кремния, но существование этой идеализированной версии полностью вымышлено», - сказал Моррисон. «Каждый образец кварца содержит дефекты - следы процесса его формирования, что делает его уникальным».
Этот подход к системе категоризации означает, что минералы с совершенно разным историческим происхождением объединяются вместе, как в примере с алмазами, в то время как другие минералы, имеющие общую причинно-следственную историю, разделяются.
«Система IMA типична», - сказал ведущий автор Клеланд, объясняя, что большинство систем классификации в естественных науках, таких как периодическая таблица элементов, не зависят от времени, классифицируя материальные вещи «исключительно на основе проявляют сходства и различия, независимо от того, как они были произведены или каким модификациям они подверглись».
Многим исследователям полностью подходит независимая от времени система. Но этот подход не подходит для планетарных и других исторически ориентированных наук о земле, где упор делается на понимание формирования и развития планетарных тел.
Клиланд сказал, что различия в истории формирования кристалла алмаза или кварца имеют решающее значение, потому что условия, в которых был сформирован образец, и модификации, которые он претерпел, «гораздо более информативны, чем простой факт, что кристалл квалифицируется как алмаз». или кварц."
Она, Хейзен и Моррисон утверждают, что ученым-планетологам нужна новая система классификации минералов, включающая исторические «природные виды».
Биология столкнулась с аналогичной проблемой до того, как Дарвин выдвинул свою теорию эволюции. Например, из-за отсутствия понимания того, как организмы исторически связаны эволюционными процессами, ученые 17 века спорили, являются ли летучие мыши птицами. Однако с появлением работы Дарвина в 19 веке биологи классифицировали их отдельно по эволюционным соображениям, потому что у них нет общего предка с крыльями.
Поскольку универсальной теории «эволюции полезных ископаемых» не существует, создание такой системы классификации для наук о Земле является сложной задачей. Предложенное Хейзеном, Моррисоном и Клеландом решение - это то, что они называют «самостоятельным» подходом, основанным на исторически достоверных, богатых информацией химических, физических и биологических свойствах твердых материалов. Эта стратегия позволяет ученым построить историческую систему видов минералов, оставаясь при этом агностическим в отношении лежащих в ее основе теоретических принципов.
«Минералы - самые долговечные, насыщенные информацией объекты, которые мы можем изучать, чтобы понять происхождение и эволюцию нашей планеты», - сказал Хейзен.«Наш новый эволюционный подход к классификации полезных ископаемых дополняет существующие протоколы и дает возможность тщательно документировать историю Земли».
Моррисон согласился, добавив: «Переосмысление того, как мы классифицируем минералы, дает возможность обратиться к большим, выдающимся научным загадкам о нашей планете и нашей Солнечной системе через минералогическую призму. В своем несовершенстве и отклонениях от идеала минералы запечатлеть историю о том, что произошло с ними в глубоком прошлом - они предоставляют машину времени, чтобы вернуться в прошлое и понять, что происходило на нашей планете и других планетах в нашей Солнечной системе миллионы или миллиарды лет назад».