Lần đầu tiên, các nhà khoa học đã lập ra một danh mục được sắp xếp có trình tự, nơi chúng ta có thể tìm kiếm mọi thông tin về các khoáng chất. Bộ sưu tập các câu chuyện về nguồn gốc khoáng sản này gợi ý rằng Trái đất có thể đã chứa đựng sự sống sớm hơn những gì người ta nghĩ trước đây.
Lý do đến từ việc định lượng nước như một thành phần biến đổi nhiều nhất trong địa chất và điều đó có thể thay đổi cách các nhà nghiên cứu tìm kiếm dấu hiệu của sự sống và nước trên các hành tinh khác.
Canxit có thể hình thành theo 17 cách khác nhau, nhiều hơn hầu hết bất kỳ loại khoáng chất nào khác. Canxit này, được hình thành trong một hang động, có hình dạng đặc biệt do mực nước thay đổi.
Robert Hazen, một nhà khoáng vật học và sinh vật học tại Viện Khoa học Carnegie ở Washington, DC, cho biết: "Đây sẽ là một 'vụ nổ lớn' trong giới nghiên cứu".
Trong hơn 100 năm, các nhà khoa học chủ yếu xác định các khoáng chất để trả lời câu hỏi "nó là cái gì", họ thường tập trung vào cấu trúc và thành phần hóa học của chúng. Tuy nhiên, nó lại vô tình tạo ra một bức tranh không hoàn chỉnh và có nhiều lỗ hổng về kiến thức.
Ví dụ, mặc dù tất cả kim cương đều là một loại cacbon kết tinh, nhưng ba viên kim cương khác nhau có thể kể ba câu chuyện khác nhau, Hazen nói. Một cái có thể đã hình thành cách đây 5 tỷ năm trong một ngôi sao xa xôi, một viên khác có thể được sinh ra trong một vụ va chạm với thiên thạch, và viên còn lại có thể đã được thì thành do nhiệt độ và áp suất lớn ở sâu dưới lớp vỏ Trái đất.
Kim cương có cấu trúc carbon giống nhau, nhưng chúng có thể hình thành theo những cách khác nhau. Loại đá quý đặc biệt này thường có nguồn gốc sâu bên trong Trái đất.
Vì vậy, Hazen và các đồng nghiệp của ông đã xác định một cách tiếp cận khác để phân loại khoáng sản. Phương pháp này sẽ tập trung vào "cách thức" hình thành của chúng và suy nghĩ về khoáng chất như những thứ phát triển từ lịch sử sự sống. Ông và nhóm của mình sau đó đã công bố kết quả nghiên cứu vào ngày 1 tháng 7 trên tạp chí American Mineralogist. Các nhà nghiên cứu hiện tại đã xác định được 57 cách hình thành của khoáng chất, từ ngưng tụ ngoài không gian, giữa các ngôi sao đến hình thành trong phân của dơi.
Thông tin trong danh mục không phải là mới, nhưng trước đây nó thường nằm rải rác trong hàng nghìn bài báo khoa học và không được sắp xếp một cách có hệ thống. Hazen cho biết "sự táo bạo" trong công việc của họ là đã thực hiện và tổng hợp tất cả lại với nhau (hơn 5.600 loại khoáng chất đã biết). Điều đó làm cho danh mục trở thành một điểm dừng cho những ai muốn sử dụng khoáng chất để tìm hiểu quá khứ.
Việc biên soạn cũng cho phép nhóm nghiên cứu lùi lại một bước và suy nghĩ về sự tiến hóa khoáng sản từ một góc độ rộng hơn. Một trong những nghiên cứu mới cho thấy hơn một nửa số loại khoáng chất đã biết hình thành theo những cách mà lẽ ra có thể có trên Trái đất ngay từ những ngày đầu.
Trong số tất cả các môi trường địa chất mà các nhà khoa học coi là tiềm năng cho sự khởi đầu của sự sống trên Trái đất, hầu hết có thể đã tồn tại sớm nhất là 4,3 tỷ năm trước. Do đó, sự sống có thể đã bắt đầu gần như ngay sau khi Trái đất hình thành, hoặc ít nhất là sớm hơn các nhà khoa học đã nghĩ.
Zachary Adam, nhà cổ sinh vật học tại Đại học Wisconsin – Madison, người không tham gia vào các nghiên cứu mới, cho biết: "Đó sẽ là một ngụ ý rất sâu sắc - rằng tiềm năng cho sự sống đã được nung nấu ngay từ thuở sơ khai của một hành tinh".
Tuy nhiên, Frances Westall, nhà địa sinh học tại Trung tâm Vật lý Sinh học Phân tử ở Orléans, Pháp, cho biết thời điểm chính xác khi các điều kiện chín muồi cho sự sống dựa trên các mô hình "iffy". Cô cho rằng các nhà khoa học cần thêm dữ liệu trước khi có thể khẳng định chắc chắn. Nhưng, cô ấy nói, "nghiên cứu này và ngụ ý của nó là điều thật tuyệt vời".
Các kết quả mới cũng cho thấy nước thiết yếu như thế nào đối với việc tạo ra hầu hết các khoáng chất trên Trái đất. Nhóm nghiên cứu báo cáo rằng khoảng 80% các loại khoáng chất đã biết đều cần đến nước (H20) trong quá trình hình thành của mình.
Một số khoáng chất sẽ không hình thành theo những cách nhất định nếu không có ảnh hưởng của sự sống. Vi khuẩn quang hợp đã giúp mang lại các điều kiện giàu oxy cần thiết cho azurite này (trái), trong khi amoni hóa opal (phải) được tạo ra bởi khoáng chất opal, nơi từng có vỏ amoni.
Nói một cách dễ hiểu, điều này có nghĩa là nếu các nhà nghiên cứu nhìn thấy nước trên một hành tinh như sao Hỏa, họ có thể đoán rằng nó có một hệ sinh thái khoáng chất phong phú. Các nhà khoa học có thể xác định những khoáng chất có trên Hành tinh Đỏ và sau đó sử dụng danh mục mới này để nghiên cứu ngược lại và tìm ra môi trường của nó trong quá khứ.
Shaunna Morrison, một nhà khoáng vật học tại Viện Carnegie và là đồng tác giả của các nghiên cứu mới, cho biết: "Tôi nghĩ chúng ta có thể làm được nhiều hơn thế. Và vấn đề hiện tại chỉ là thời gian và công sức để nghiên cứu".