Симфония № 6. Углерод и эволюция почти всего - Роберт Хейзен

причудливый состав, жесткие ограничения по условиям образования, мимолетное существование или образование в опасном окружении. В очень немногих случаях особенно редким минералам присущи все четыре. Примером этого является фингерит — минерал, названный в честь Ларри Фингера{34}, который долгое время был моим коллегой по Геофизической лаборатории и наставлял меня в минералогии. Фингерит — редкий, потому что он: 1) содержит необычное сочетание элементов — меди и ванадия, 2) требует точного соотношения этих элементов 2:1 (если будет соотношение 1,5:1 или 2,5:1, сформируются другие, такие же редкие минералы), 3) растворяется каждый раз, стоит пойти дождю, и 4) образуется из горячего пара только в выходах супернагретых источников у вершин вулканов. Неудивительно, что фингерит известен лишь в одном месте на Земле — в фумаролах вблизи вершины периодически проявляющего активность вулкана Исалько на западе Сальвадора.

Понимание того, что большинство минералов — редкие, имеет важное практическое применение. Редкие минералы указывают на те участки Земли, где сочетание химических и физических условий было необычным, если не уникальным. Возможно, горячий природный рассол, обогащенный никелем и медью, попал под давлением в трещину известняка на глубине около 1 км. В результате образовались несколько округлых кристаллических кластеров темно-зеленого глаукосферита. Крошечные розетки желтого бейлиита и корочки желто-коричневого свартцита растут исключительно на стенах урановых шахт, тогда как золотые иглы гелита и прозрачные пластинки кладноита конденсируются только в горелых отвалах угольных месторождений.

Наша активная живая планета проделывает много подобных замысловатых трюков в самых неожиданных местах. Диковинные минеральные полости — результат химического смешивания, вызванного действием внутреннего тепла, мигрирующих флюидов[15] и повсеместно проникающих безудержных проявлений жизни — создают уникальную «экологию» минералов Земли. Этим наш дом отличается от любого другого известного мира. Сияющая Луна, быстрый Меркурий, даже наш красный сосед Марс, который по всем признакам когда-то был теплым и влажным, как Земля, — в том, что касается минерального разнообразия, все они блекнут по сравнению с нашей планетой.

Редкие минералы — это научный праздник для тех из нас, кто занимается изучением кристаллического царства природы. Это так хотя бы потому, что самые редкие минералы обладают неизвестными прежде кристаллическими структурами — новым геометрическим расположением атомов, — которые способствуют поиску новых и полезных материалов. Помимо этого, редкие минералы содержат не изученные ранее сочетания элементов. Подобные новинки также мотивируют на создание новых материалов. Но вот что, возможно, удивительнее всего: документирование всех редких минералов оказывается ключом к предсказанию множества еще не идентифицированных диковинок, которые должны встречаться на поверхности Земли или чуть глубже, но пока не обнаружены и не описаны.

Минералогия больших данных{35}

Секрет предсказания еще не открытых минералов заключается во всеобъемлющих исследованиях тех, что уже известны. Обсерватории глубинного углерода нужна была полная инвентаризация сотен минералов углерода — распространенных и редких, каждой отдельной формы углерода на Земле. Нам также требовалось знать их количество — список всех их местонахождений по всему миру и всех сосуществующих с ними минералов во всех шахтах и карьерах, на всех горных пиках и приливно-отливных зонах.

Минералогия больших данных — ключ к предсказанию еще не открытых объектов минерального царства Земли. Мы должны создать базы данных по более чем 5000 известных минеральных видов и миллионам их местонахождений по всему земному шару. Затем мы должны проштудировать эту информацию, чтобы распознать скрытые закономерности, которые укажут верное направление к открытию.

Для работы с большой базой данных нужен особенный человек — тот, кто любит эту область, у кого есть творческое видение, кто обладает техническими навыками в разработке программного обеспечения и, возможно самое важное, кто готов потратить бесчисленные часы на поддержку этого проекта. Роберт Даунс, профессор минералогии Аризонского университета в Тусоне, как никто соответствует этим требованиям{36}. Он посвятил два десятилетия составлению всеобъемлющего списка минералов и их свойств.

Боб Даунс не тот человек, о котором вы бы подумали в первую очередь, представляя себе этот подвиг Геракла. Покладистый канадец по происхождению и темпераменту, он не так давно пришел в науку. Даунс добился превосходных результатов как математик в Университете Британской Колумбии, но также был вполне счастлив, когда, будучи строительным рабочим, прокладывал автомобильные трассы на канадских Северо-Западных территориях, подземку в Ванкувере и железные дороги в Британской Колумбии. Какое-то время Боб копал золото на участке своего отца в районе Фифтинмайл-Крик на Юконе и добывал чудесные образцы минералов в ходе собственных изысканий в высокогорных районах юга Британской Колумбии, вскрывая твердую породу динамитом. «Я получал динамит бесплатно, потому что был кое с кем знаком». Он добавляет: «Я вел себя по-идиотски, но мне везло, так что я не убился». Только пожив жизнью, полной приключений, Даунс остепенился и получил докторскую степень по математической кристаллографии в Политехническом университете Вирджинии уже в весьма зрелом возрасте — в 37 лет. Три года спустя, отработав на позиции постдока вместе со мной в Институте Карнеги, он стал преподавателем Аризонского университета в Тусоне.

На первый взгляд Боб — спокойный человек, но стоит узнать его получше, как становится очевидной его сильная страсть к минералам и их исследованию. Пару-тройку десятков лет назад он обнаружил, что минералогии с ее данными по тысячам видов, разбросанными по сотням источников, не хватает порядка и стройности — систематического перечня всех официально утвержденных минеральных видов, точного определения их кристаллических структур и всеобъемлющей классификации их физических и химических свойств. Дело, которое он начал, стало самой большой в мире базой данных минеральных видов.

Сперва это была тихая и незаметная работа для души — персональный сбор наиболее достоверных сведений о кристаллической структуре минералов. Будучи редактором — специалистом по кристаллическим структурам в ведущих научных журналах American Mineralogist и The Canadian Mineralogist, Даунс имел непосредственный доступ к сотням таблиц с кристаллографическими данными. Как говорилось выше, он обнаружил, что не существует полного списка официально утвержденных минеральных видов. Международная минералогическая ассоциация (ММА), повсеместно известная как IMA (International Mineralogical Association), занимается проверкой заявок на новые виды со всего мира — чтобы верифицировать каждое уникальное сочетание химического состава и кристаллической структуры, найденное в природе. Но ММА — общественная организация, и много лет ее «официальным» списком была неформальная «сборная солянка», систематически не обновляемая и не публикуемая регулярно в каком-то определенном издании. С целью привнести больше порядка в эту область Даунс и начал составлять собственный список, координируя свою деятельность с ММА.

Все изменили деньги. Бизнес-ангелом Даунса стал миллиардер Майк Скотт, генеральный директор Apple Computers, который присоединился к Стиву Джобсу и Стиву