Az ásványok evolúciójának kulcsa maga az élet

Manapság csaknem 4400 ásványfajjal találkozhatunk, sőt az ismert fajok száma évente 50-70 fajjal növekszik. Nem volt ez azonban mindig így: a kezdeti, összesen 12-féle, nano mérettartományba tartozó ásványfajból különböző fizikai, kémiai és nem utolsósorban biológiai folyamatok során, jól meghatározható lépésekben alakultak ki. Az ásványok evolúciójával kapcsolatos legfrissebb kutatási eredményekről a budapesti Ásványtani Világkonferencián számoltak be.

Robert Hazen ásványkutató Budapesten, a 20. Ásványtani Világkonferencián

A ma ismert ásványok három fő lépcsőben alakultak ki. Robert Hazen, a Washingtoni Geofizikai Laboratórium Carnegie Intézetének kutatója, valamint a George Mason Egyetem professzora szerint az ásványok evolúciója során az élet megjelenésének lehetett a legnagyobb befolyásoló hatása, azt megelőzően ugyanis összesen körülbelül 1500 faj alakult ki, míg azt követően további 2800 új ásvány jelent meg. A kutatásoknak köszönhetően egészen új nézőpontból vizsgálhatjuk a Föld történetét, de az is kiemelkedő jelentőségű eredmény, hogy más földszerű bolygókkal való összehasonlításhoz is új alapot kapunk.

Amint azt Robert Hazen elmondta, az ásványok evolúciója a felszínközeli zónákban lezajló természetes és az egész univerzumban jellemző folyamat, de nem darwini evolúció. Ez tulajdonképpen egy olyan folyamatosan változó rendszer, amely három fő lépés során vette fel mai alakját.

Az első a bolygó kialakulásának kezdetekor zajlott le, ekkor csak nano mérettartományba sorolható fázisok alakultak ki. Következő lépésként különböző átalakulási folyamatok során alakulhatott ki körülbelül 250, majd a magmás kőzetek fejlődésével további 350 ásványfaj. Érdekesség, hogy a Hold kialakulása gyakorlatilag olyan volt, mintha megnyomták volna a reset gombot az ásványok evolúciója során, így szinte újra kellett, hogy kezdődjenek ezek az igencsak összetett folyamatok. Végül további kőzettani, geokémiai, kőzetátalakulási és lemeztektonikai folyamatoknak köszönhetően az eoarchaikum időszak végén (körülbelül 3,6 milliárd évvel ezelőtt) megközelítőleg már 1500 különböző ásvány létezett a Földön.

Robert Hazen a 20. Ásványtani Világkongresszus nyitóelőadását tartja az Eötvös Loránd Tudományegyetemen

A vulkanizmus szerepe

A bolygó kialakulásának kezdeti lépései után az ásványok evolúciójában igen jelentős szerepe volt a magmatizmusnak (az izzó kőzetanyaggal, a magmával kapcsolódó tevékenységeknek) és a hozzá kötődő eseményeknek. Vulkanizmus, kigázosodás, a lávából történő kikristályosodás sorolható például e folyamatok közé, amik mind új ásványfajok keletkezéséhez vezethettek. A vulkáni tevékenység miatt megemelkedett a környezet hőmérséklete, s így úgynevezett hidrotermás (magas hőmérsékletű vizes oldatrendszer áramlásához kötődő) folyamatok is beindulhattak. A mélységi magmás rendszerek által okozott környezetváltozások következtében létrejött úgynevezett pegmatitok (illékony anyagban dús magmából létrejött, nagy, akár több deciméteres kristályokat tartalmazó kőzetek) is újabb ásványok kialakulásában játszhattak szerepet.

Bár körülbelül 3,8 milliárd éve már a biológiai folyamatok is elkezdték befolyásolni a felszíni ásványok alakulását, csak az archaikum végére (körülbelül 2,5 milliárd évvel ezelőtt), a fotoszintetizáló mikroorganizmusok virágzása idején váltak meghatározóvá. "Egyes ásványok evolúciójának kulcsa az élet megjelenése" - mondta Hazen. Ennek legfőbb oka, hogy a Föld légkörében megnövekedett az oxigéntartalom, és így számos oxigént is tartalmazó ásvány alakulhatott ki, amire korábban nem volt lehetőség. De az élőlények megváltoztatták a vizek kémiai összetételét is, továbbá a szilárd váz ásványképző szerepe is jelentős volt. Nem hiába tehát, hogy körülbelül 500 millió évvel ezelőtt (a földtörténeti óidő kezdete körül, amikor a vázzal bíró élőlények elterjedtek) volt az utolsó igen jelentős "robbanás", vagyis az ásványok számának ugrásszerű megemelkedése.

Ásványok és élet

Hazen kutatásainak elindulásához pont egy olyan (karácsonyi összejövetelen feltett) kérdés vezetett, ami a földi élet kialakulásával volt kapcsolatos. Az agyagásványoknak számos modellben szerepük van, és a kérdező pont erre mutatott rá: voltak egyáltalán agyagásványok a Földön az archaikumban? A kérdésre egyáltalán nem könnyű a válaszadás, így Hazen elkezdett dolgozni a probléma megoldásán. A mai napig nincsen tökéletes elmélet arra, hogy miképp alakulhatott ki az élet a Földön, az azonban bizonyos, hogy az élet megjelenése igen komoly hatással volt az ásványok kialakulására. Olyannyira, hogy Hazen szerint "a kutatások legkiemelkedőbb eredménye, hogy azt mondhatjuk, a Földön ismert ásványok kétharmadának kialakulásáért az élet a felelős".

Az ásványok evolúciója: Callan Bentley mulatságos megközelítése Hazen egyik cikkében. A professzor gyakran használja a rajzot előadásain a hangulat oldására

Joggal tehető fel a kérdés, hogy vajon az ásványok hatással voltak-e az élővilág fejlődésére. A tudomány jelenlegi állása szerint erről a témáról még nincsenek eredmények, de elképzelhető, hogy "együtt dolgoztak", fogalmazott a Carnegie Intézet kutatója. Véleménye szerint jó néhány - a korábbiakban említett - kőzettani, geokémiai és lemeztektonikai folyamatnak mindenképpen le kellett zajlania ahhoz, hogy az élet kialakulhasson.

A Hazen professzor által bevezetett evolúciós felfogás nemcsak a Föld korai történetének megértéséhez szolgálhat kulcsként, de új megközelítési módot ad más, földszerű bolygók vizsgálatához is. Különleges, új kutatási irányt is felvet, hiszen kilátásba helyezhető az ásványok tulajdonságaiban bekövetkező változások időbeli vizsgálata, valamint igazi kihívást jelent az összes evolúciós folyamat egymáshoz viszonyítása, illetve a Föld történetében való elhelyezése is.

Kiss Gabriella, Pandur Krisztina