Някога, много отдавна, в нашата Вселена не е имало и

Някога, доста от дълго време, в нашата Вселена не е имало и един минерал. Причината е елементарна – в свръхгорещата среда незабавно след Големия гърмеж просто не са съществували твърди субстанции, написа сп. „ Сайънтифик Америкън ”. Едва 5000 века след сътворението са се появили първите атоми – водород, О2 и малко литий. Още няколко милиона години минават, преди разсеяните из Космоса газове да се сгъстят в мъглявини и в първите звезди.

Но едвам откакто някои от тези примитивни светила се взривяват като свръхнови поради прекомерно огромната си маса, в пространството политат продуктите на нуклеарния синтез – съвсем всички детайли от Менделеевата таблица. И тогава са синтезирани първите молекули на бъдещите твърди минерали.

Но множеството от тях, като обособени частици, без неповторимите си кристални решетки, от които произтичат неповторимите им свойства, си остават самотни странници измежду новообразуваните газово-прашни галактически облаци.

Кои са били първите?

Според учените най-рано са се пoявили микроскопични кристали елмаз и графит, формирани от въглеродни атоми, както знае всеки възпитаник. Скоро по-късно се появяват карборунд (муасанит) и осборнит (титаниев нитрид), през днешния ден известни повече в свръхтвърдите си синтетични форми, употребявани за изработка на принадлежности. Към тях се прибавят и някои окиси и силикати. Десетки милиони години това са били единствените „ камъчета ” във Вселената.

Сравнението с днешната картина на нашата планета е смайващо – единствено известните типове минерали на Земята са над 4400. Още по-забележителни са аргументите за това многообразие – тъй като произтичат от неповторимата конструкция на галактическия ни дом, както и от това, че той е населен.

От няколко години насам екипът на проф. Робърт Хейзън от Геофизичната лаборатория на Съединени американски щати във Вашингтон работи по ново „ потекло ” на минералите, което разкрива някои неподозирани до момента обстоятелства от фамилната им история. Те вкарват до неотдавна подценяваните измерения на времето и еволюцията в минералогията.

За осемте души от този екип нямало подозрение, че същинската еволюция на минералите стартира с появяването на скалните планети, сходни на нашата Земя – те са същинските фабрики за минерали във Вселената. През последните 4,5 милиарда години нашата планета е минала през редица стадии, всеки със свои неповторими феномени, довели до трагични промени и обогатяване на минералогията по повърхността й.

Някои от детайлите в тази „ каменна ” история са противоречиви и занапред ще се прецизират, само че общата картина е ясна. Най-впечатляващото в нея е, че животът не е просто мухъл върху безконечните скали на Земята. Той е най-активен съизвършител в преобразуването им в разнообразни нови типове минерали.

Това допуска, че минералогията може да се окаже и значим инструмент в търсенето на живот отвън нашата планета. Не е изключено точно постоянни минерални проби от близкия и отдалечен Космос да дадат сигурен отговор на въпроса „ Има ли някой там? ”, вместо нежните, ефимерни органични молекули.

Планетите се раждат в звездни мъглявини, „ засявани ” с материя от избухващи свръхнови звезди.

По-голямата част от мъглявината бързо се свива към центъра си, образувайки съответната звезда, а останалият материал образува голям диск, въртящ се към светилото. Тези остатъци последователно се слепват във все по-големи тела – рохкави буци с размерите на песъчинки, камъчета, пестник. В този примитивен прахуляк са показани дузината примитивни минерали, дружно с други атоми и молекули.

Запалването (началото на термоядрените реакции) на младата звезда води до трагични промени: огнената й милувка стартира да преработва първичния прахуляк и газ. В нашата система този миг е настъпил преди към 4,6 милиарда години. Слънчевата топлота разтопила и премесила детайлите, при което се появяват кристали на десетки нови минерали. На този първи стадий от минералната еволюция се раждат желязно-никелови сплави, сулфиди, фосфати, куп окиси и силикати. Много от тези минерали се откриват в най-древните астероиди под формата на „ хондрули ” – разтопени капки от в миналото стопена канара. Същите метеорити-хондрити са донесли до наши дни и дузината първоначални минерали – като нано- и микроскопични гранули.

В родилната мъгливост на Слънцето хондрулите бързо се слепват в планетезимали – зародиши на планети, като някои от тях нарастват до над 150 км в диаметър. Тези размери са задоволителни рохкавите предпланети отчасти да се топят и материалът в тях да се разпределя в концентрични пластове от обособени минерали – а в центъра да се образува компактно, богато на метали ядро. Честите конфликти сред тези тела прибавят ударна и топлинна сила в процеса на формиране на все по-големи обекти. Така в най-големите планетезимали се раждат и нови минерали. Водата също играе своята роля. Тя постоянно е била в системата под формата на ледени прашинки в предслънчевата мъгливост. Прашинките пък се топят и отсрочват като лед по цепнатините и разломите на планетезималите. В течната си и газообразна форма водата взе участие в образуването на други нови минерали.

При тези динамични процеси на планетообразуване се появяват към 250 разнообразни типа минерали. Това са строителните материали, от които се образува всяка скална планета.

И до през днешния ден тези „ тухли ” падат на Земята под формата на разнородни астероиди.

Под този дъжд, доста по-проливен в младостта на Слънчевата система, планетата ни непрестанно увеличавала размерите си, същото ставало и с друго тяло, летящо по почти същата орбита. Тази друга планета, наричана Тея, била с диаметъра на Марс и в един миг, единствено стотина милиона години след образуването на системата ни, се сблъсква със Земята. Ударът е фалцов, по тази причина по-голямата част от останките се слепват в познатата ни Луна, друга порция от късовете още стотина милиона години кръжи към Земята във тип на пръстени.

Тази злополука изяснява огромния въртящ миг в системата Земя-Луна и някои необикновени характерности на Луната: нейният състав е съвсем еднакъв с този на земната тога, а желязното й ядро е доста по-малко от предстоящото за „ самородна ” планета, уловена от Земята – тъй като ядрото на Тея се слива с това на планетата ни.

По това време по повърхността към този момент са се появили и доста редки детайли – уран, берилий, злато, арсен, олово и други. Те могат да образуват разнородни минерали. След удара разтопената до лава Земя стартира да се охлажда. Лавата стартира да се трансформира в тънка кора от базалтови скали.

В последвалия еон на Хадес доста нови минерали се образуват при непрекъснатото изстиване и наново втечняване на лавата (под кората), както и при изветрянето под действието на младите океани и атмосферата. След безчет цикли на „ изваряване ” огромни количества редки детайли доближават задоволителни концентрации, с цел да образуват нови генерации екзотични минерали.

Не всяка планета може да стане такава фабрика за минерали. Малкият, изсъхнал Меркурий и тъкмо толкоз сухата наша Луна са геологично мъртви, там не е имало изключително мощни разтапяния. Затова на такива тела надали има повече от 350 разнообразни типа минерали. Марс, където има малко вода, може да е създал малко повече – може би към 500.

Земята е по-голяма, по-гореща и по тази причина има доста способи да основава нови минерали. Всички скални планети са минали етапи на огромна вулканична активност, само че единствено Земята (и може би Венера) са разполагали с задоволително вътрешна топлота, с цел да рециклират изстиналата базалтова лава в други магмени скали, наречени гранитоиди – гранитите са от тях. Те съставляват едрозърнести минерални смеси, в това число от кварц (като пясъка по плажовете), фелдшпат (най-често срещания минерал в земната кора) и слюда. Всички тези минерали са основани по-рано като дребни песъчинки в огромните планетезимали, само че за първи път се появяват в обилие в геологичния портфейл на Земята с помощта на гранитообразуващите процеси.

Така планетарната ни „ тенджера ” концентрира редки, „ несъвместими ” детайли, които не се сработват кристалографически с по-обичайните минерали. Появяват се над 500 неповторими минерала, в това число великански кристали, богати на литий, берилий, бор, цезий, тантал, уран и още десетина други редки детайли. За да се трансфорат те в минерали, е належащо време – съгласно някои учени повече от милиард години.

Земята се снабдява с още типове минерали посредством тектониката на литосферните плочи на океанските дъна. Така се образува нова земна кора през вериги от вулкани, до момента в който остарялата кора се претопява, навлизайки към мантията в зоните на подпъхване. В процеса се топят големи количества влажни, химически разнородни скали – и се образуват нови концентрации от редки детайли. В сулфидни находища с подобен генезис се раждат стотици нови минерали, там са и някои от най-големите ресурси от железни руди. Други стотици нови типове минерали се появяват на повърхността на Земята, когато тектоничните сили повдигат и излагат на атмосферно влияние дълбочинните скали, формирани при високи налягания – като нефрит да вземем за пример.

Около 1500 типа минерали са подбудени от динамични процеси, в които вземат участие кората и мантията през първите 2 милиарда години от съществуването на планетата ни. Но през днешния ден ние познаваме 4400 разнообразни минерала. Как се е утроило разнообразието им?

Причината е животът.

Биосферата отличава Земята от всички други планети и луни и тъкмо тя е трансформирала окончателно приповърхностната среда на планетата – най-много океаните и атмосферата, само че също по този начин и скалите и минералите.

Първопроходците на живота – примитивните едноклетъчни, „ хранещи ” се с химическата сила на скалите – не са оказали съществено въздействие на минералогията на Земята. Учените са разкрили минерални следи от живот отпреди 3,5 милиарда години – морски рифове, построени от калциев карбонат (скелети и черупки), както и стоманени окиси, поели първите атоми О2, освободени от живи организми. Но тези първи форми не са трансформирали броя на минералните типове, нито тяхното систематизиране.