Jorden, sett här från månen, har gått igenom 10 stadier av mineralutveckling, enligt Dr Robert Hazen från Carnegie Institution of Washingtons Earth and Planets Laboratory. Kredit:Shutterstock
Planetens utveckling och "mikrobiella bajs" var bara några av de omfattande ämnen som den amerikanska mineralogen Dr. Robert Hazen behandlade vid UNSW Center for Ideas-evenemanget i går kväll.
När den hyllade amerikanske mineralogen Robert Hazen var en ung pojke, han samlade och organiserade alltid saker som frimärken eller mynt. Men sedan började han samla fossiler och mineraler, och han insåg att de berättade en historia.
"Den stenen kom från något ställe, det föddes någon gång, det utvecklades på vissa sätt … jag blev fascinerad av dessa berättelser, " Senior Staff Scientist vid Carnegie Institution's Geophysical Laboratory, och Clarence Robinson professor i geovetenskaper vid George Mason University, sa under ett UNSW Sydney Center for Ideas-evenemang i går kväll.
Dr Hazen intervjuades av Martin Van Kranendonk, som är professor i geologi och astrobiologi vid UNSW Sydney, och är chef för Australian Center for Astrobiology.
Prof. Van Kranendonk har också ägnat en stor del av sitt liv åt att kartlägga klippor:särskilt de gamla klipporna i Australien, Sydafrika, och Grönland, och har delat denna kunskap med geovetare från hela världen på sin berömda "Grand Tour" studieresa över västra Australien, där han först träffade Robert Hazen 2014.
Dr. Hazen berättade för prof. Van Kranendonk hur hans barndoms stensamlingar väckte hans intresse för en karriär inom geologi och hans forskningsresa som ledde till en av de stora berättelserna inom geovetenskap, idén om mineralutveckling. Idén väcktes av en fråga vid en julfest 2006.
"Vi tror att liv uppstod under denna period av tidig jordhistoria som kallas Hadean, " han sa.
"Och många människor postulerar att lermineraler spelade en viktig roll. Och (en professorvän) sa 'om lermineraler inte fanns i Hadean, då kan de hypoteserna inte stämma."
"Jag hade aldrig hört någon ställa den frågan... Ingen frågade någonsin "vilket var det första mineralet i kosmos?"
Mineralutveckling
2008, han och sju medförfattare skrev en tidskrift som kom med idén att jorden har gått igenom 10 stadier av mineralutveckling.
"I varje skede, någon ny process eller händelse eller egenskap kom i spel som förändrade eller förändrade den närliggande ytan, mångfald och distribution av mineraler, " sa Dr Hazen.
"Den största punchline i den tidningen var att mer än hälften av alla mineraler på jorden är en konsekvens av levande system, " han sa.
"Livet förändrar jordens miljö; varje aspekt av geologi och hydrologi och mineralogi påverkas på sätt som vi verkligen inte hade formulerat tidigare."
Dr Hazen beskrev hur jordens färger förändrades från dess början för fyra och en halv miljard år sedan, när det var en svart planet "täckt i svart basalt, detta tunga, tät sten med sprickor av klarröd glödlampa när lava strömmade ut från olika sprickor och vulkaner" till landet som så småningom blev grönt med "utvecklingen av gröna växter."
"Dessa färgförändringar är symboliska för hur fantastisk utvecklingen av vår planet har varit, hur det har gått igenom många stadier, var och en en följd av det som kom innan, var och en leder till vad som kommer härnäst, " han sa.
Ombedd att förklara hur en kolhaltig sten kom till på toppen av Mount Everest, han sa att kontinentala massor och plattor som rör sig över hundra miljoner år kan vara ansvariga.
"Det du ser är en kalksten bildad som en del av ett korallrev, ungefär som Stora barriärrevet … ibland när två kontinentalplattor kolliderar, de bär med sig kustzoner med korallrev. Du börjar få berg att bildas och sedan skrynklas ihop, de börjar höja och trycka ihop."
Klimatförändring
Han diskuterade också en av världens största osäkerhetsfaktorer:klimatförändringarna.
"Vad människor producerar nu genom att bränna och producera (koldioxid) är 10, 20, 50 gånger fler än de mest aktiva vulkaner som har pågått, " han sa.
"Så vi tippar plötsligt hela den här processen som var gradvis, ståtlig, väl kontrollerad, och vi snedvrider det genom att bränna allt detta begravda kol som var låst i klipporna, den beslagtogs. Det gick ingenstans. Men när vi eldar kol, när vi bränner olja, när vi bränner naturgas, Kol som har låsts i underjorden förs plötsligt tillbaka och förs ut i atmosfären mycket snabbt... De miljoner år som det tog att tillverka kolet som är begravt under jorden håller på att vändas på några decennier."
Dr Robert Hazen i Pilbara. Kredit:Martin Van Kranendonk
Dr. Hazen var verkställande direktör för Deep Carbon Observatory, ett projekt inrättat för att förstå kolets kemiska och biologiska roller på jorden, från 2009 till 2019.
"Deep Carbon Observatory var verkligen ett stort vetenskapligt program som var designat för att förstå de dolda 90% av kolet i jorden, " han sa.
"Många människor har av förståeliga skäl studerat kol i haven, kol i atmosfären, kol i den grunda skorpan där vi bröt det för kol och naturgas.
"Men det finns en dold kolcykel som går mycket djupare ... kol som kan finnas i jordens kärna, kol som kan finnas i olika sorters mineral väldigt långt ner i det som kallas den nedre manteln. Och vi hade ingen aning. There was almost no one who had been studying this because it wasn't the main topic."
The project was important to gauge how humans were impacting Earth.
"You really have to know for sure how much carbon is coming out of volcanoes, how much carbon is being sequestered by weathering on Earth's surface, how much carbon is going down in subduction zones, is the amount of carbon going down equal to the amount of carbon coming out, it could be more could be less, we didn't know, " han sa.
The baseline, han sa, was that humans "are just completely overwhelming every other aspect of the carbon cycle, that what we're doing in the last century and a half, is just unprecedented in earth history … this is just scientific evidence that there is something fundamentally different about what we're doing."
"Microbial poop"
Prof. Van Kranendonk asked him about the mineral Hazenite, named after Dr. Hazen and only found in Mono Lake, Kalifornien.
"It's a hyper saline lake, it's got a very high concentration of phosphorous and some other elements, so high in fact that when microbes live in this lake they can't survive unless they adjust their internal chemistry, " Dr. Hazen said.
"One of the ways they do that is they excrete crystals, a crystal of an alkaline phosphate which is Hazenite. So Hazenite is essentially microbial poop."
500 million year old trilobites in a stone. Kredit:Shutterstock
Dr. Hazen said he could have been a professional trumpet player.
"What I realized very quickly was … you can be a very good musician on the side while doing science. But you can't be a very good scientist on the side while doing music."
He described some of his great science teachers, and also lamented the decline of students' interest in science in high school.
Some science teachers don't appreciate that the career is about asking questions, "it's not about memorizing answers, " han sa.
"You need to have mentors … who take students in hand and say 'you've got great questions, let's see if we can figure out an answer."
"The most exciting thing in science is "I've got a question' … if you can come up with a question that no one has ever thought to ask before, you will be a great scientist."
Dr. Hazen has continued collecting, amassing over 2000 trilobites, or fossil arthropods (marine animals).
The collection of almost 1000 different species from six continents has been donated to the Smithsonian Museum of Natural History.
He said one of his life's favorite moments was watching a young boy stare in awe at his collection in the museum.
"That was me when I was a seven or eight year old, going to the museum, looking at the specimens, " han sa.
"What better way to pass it forward than to give something that might inspire another young person to become a scientist."