Mineraalide liigirikkust kujundas elu
Kui te imestate mõne rändrahnu üle, naudite kõndimist mereliival või imetlete oma ehetesse sätitud opaali, jaspist või berülli, siis mõtelge vahel ka sellele, kuidas sellised vahvad kivid on siia Maale sattunud. Ja ime küll – nende tekkimisele on kaasa aidanud elu ise.
Kivid, mida me enda ümber näeme või enda küljes kanname, sisaldavad vähemal või rohkemal määral mineraale. Kui lööte seina kipsplaadi või astute mööda dolokivist treppi – isegi siis ei pääse te mineraalidest, mille tekkimisele on kaasa aidanud meie iidsed eellased.
Rahvusvaheline mineraloogia ühing on määratlenud mineraali kui elemendi või elementide ühendi, mis on tavaliselt kristalliline ja tekkinud geoloogiliste protsesside tulemusena. Kuid võib-olla tuleb see määratlus uuesti sõnastada.
Universumi algusaegadel polnud kosmoses mingeid mineraale. Kui hiiglaslikud kosmilised gaasipilved keskendusid tähtedeks, hakkasid tekkima vesinikust, heeliumist ja liitiumist raskemad keemilised elemendid. Gigantsete tähtede plahvatamisel paiskasid esimesed supernoovad ilmaruumi neid elemente, millest hakkasid tekkima esimesed mineraalid. Esmalt tillukesed kristallikesed, esimeste seas süsinikust teemant ja grafiit.
Päikesesüsteemi algusaegadel 4,6 miljoni aasta eest leidus vaid tosinkond mineraali. Praegu leidub Maal enam kui 4400 mineraali. Muidugi ei ole see liigirikkus võrreldav eluslooduses esinevaga – Maal elab kümneid ja kümneid miljoneid liike. Kuid siiski – kuidas sai selline eluta looduse haruldane liigirikkus tekkida?
Geofüüsik ja teaduskirjanik Robert M. Hazen USA George Masoni ülikoolist ja Carnegie instituudist ning tema seitse kolleegi esitasid hiljuti uue mineraalide evolutsiooni teooria, mis erineb traditsioonilisest mineraloogiast oluliselt. Viimane näeb mineraale kui kindlaid moodustisi, mis ei seostu ajaga.
Kuid kui vaadata Maa arengut ja seostada eri ajajärke nii elu kui ka mineraalide tekkega, võib näha seoseid, mida seni pole märgatud. „Me ei esita uusi risti vastupidiseid andmeid ega radikaalseid teooriaid selle kohta, mis igas Maa arengustaadiumis juhtus,” selgitab Hazen ajakirjas Scientific American, „vaid taasesitame ajaloo suure loo, mille keskmes on mineraalide evolutsiooni kontseptsioon.”
Sellest loost koorub välja, et enamik Maa tuhandetest mineraalidest on tekkinud tänu elu arengule.
Päikese soojus sulatas ja segas kokku keemilisi elemente ning võimaldas tekkida mineraalidel. Nende kristalsete uustulnukate seas olid esimesed raua ja nikli sulamid, väävlised sulfiidid, fosforsed fosfiidid ja ränised silikaadid. Paljusid neist on leitud iidsetest meteoriitidest, kus need esinevad tahkestunud tilkadena.
Algkehad kämpusid kähku kokku miniplaneetideks ehk planetesimaalideks, mis osaliselt sulasid ja muutusid sibulataoliseks, koosnedes eri materjalide kihtidest, millel oli tihe, metalne südamik. Vee jääkristallid olid esimeste mineraalide seas, ja nii tekkis umbes 250 uut mineraali, mis on minimaalne kogus, et saaks tekkida kivine planeet. Neid algmineraale võib leida Maale langevatest meteoriitidest.
Planetesimaalid muudkui ühinesid, kuni meie orbiidile jäi kaks taevakeha – alg-Maa ja palju pisem Marsi-suurune taevakeha Theia, mis paiskus vastu Maad, aurustades selle välimisi kihte ja paisates kosmosesse kivimiaure, millest sai Kuu. Kokkupõrge segas Maa välimised kihid omavahel ja planeet kattus enamjaolt musta basaldiga. Maad pommitasid komeedid, maakoor sulas ja tahkestus. Kõik see sünnitas mineraalide uue eksootilise põlvkonna.
Maal oli küllalt soojust, et sulatada basalti, ja nõnda moodustusid näiteks meiegi rändkividest tuntud teralised graniidid, sealhulgas kvarts, tänu millele me liivarannas mõnuleda saame. Graniitide korduval sulamisel lisandus neisse haruldasi elemente ja nii koosnevad graniidid rohkem kui 500 mineraalist. Maa esimese miljardi aastaga tekkis umbes 1500 mineraali. Kuidas see arv kolmekordistus?
Biosfääri olemasolu eristab Maad kõigist teistest meie päikesesüsteemi planeetidest. Primitiivsed ainuraksed organismid toitusid kivimite keemilisest energiast. Atmosfääris polnud eriti hapnikku ja nõnda murenesid kivimid aeglaselt. Varajane elu mineraalide maailma ei laiendanud.
Mineraalid elavad edasi
Kui tekkisid hapnikku tootvad vetikad, kes toitusid päikesevalgusest, muutus asi kiiresti. 2,2 miljardi aasta eest oli atmosfääris hapnikku juba ainult sada korda vähem praegusest. Keemilised mudelid on tõestanud, et sellest piisas enam kui 2500 uue mineraali tekkeks, millest paljud olid olemasolevate oksiidid. Neist osa on Maal leitud vaid käputäis. Planeet roostetas – maastik muutus rauarooste karva punaseks. Marsilt paistnuks Maa sellisena nagu praegu Marss Maalt.
700 miljoni aasta eest hakkas Maa jahtuma, muutudes hiiglaslikuks lumepalliks. 200 miljonit aastat võnkus Maa kahe ekstreemsuse – lumepalli ja kasvulava vahel. Elugi võnkus vaevu hakkamasaamise ja ohtra liigirikkuse vahel. Pärast viimast suurt jääaega kasvas hapniku hulk atmosfääris peaaegu täna-päevasele tasemele, 15 protsendini. Mikroobid ja loomad õppisid kasvatama endale mineraalseid kodasid. Tänu sellele on meil nüüd jalge alt võtta paekivi. Need mineraalid ei olnud uued, ent neid hakkas tekkima õige ohtralt.
Saabus aeg hakata vallutama maad. Esimesed olid samblad. Siis tulid soontaimed, kelle juured tungisid kivimitesse ja kiirendasid nende murenemist. Savimineraalide hulk paljunes ja mulda tekkis jõudsalt. Tekkis kaltsiit, mida vajavad ka inimese luud.
Umbes 400 miljoni aasta eest, Devoni ajastul, omandas Maa esmakordselt umbes nüüdse palge. Vohasid rohelised metsad, täis putukaid, neljajalgseid ja igasugu elukaid.
Ja tänu sellele, et elu kaasa mängis, võttis ka maapinnalähedane mineraalide maailm nüüdse liigirikka ilme.
Ühes asjas on mineraalidel oma evolutsioonis vedanud. Charles Darwin kirjutas: „Arvukuse kasv on nii kiire, et toob kaasa olelusvõitluse, millele järgneb looduslik valik, mis omakorda põhjustab muutlikkust ja vähem kohastunute väljasuremist.” Mineraalid välja ei sure, vaid elavad edasi Päikese kustumiseni ja kauemgi veel.
