Ποια είναι η απάντηση στο Σύμπαν, τη ζωή και όλα τα άλλα;
«Η απάντηση στο μεγάλο ερώτημα… της ζωής, του σύμπαντος και των πάντων… Είναι… Σαράντα δύο», είπε η βαθιά σκέψη, με απέραντη μεγαλοπρέπεια και ηρεμία… "Το έλεγξα πολύ καλά", είπε ο υπολογιστής, "και αυτή είναι σίγουρα η απάντηση."
— Douglas Adams, The Hitchhiker’s Guide to the Galaxy
Μια ερώτηση που μπορεί να κάνετε στον εαυτό σας και ίσως να είχατε ήδη την απάντηση σε κάποιο αλγοριθμικό μάθημα στο πανεπιστήμιο! Δεν είναι Loic &Julien ?
"Ποια είναι η απάντηση στο σύμπαν, τη ζωή και όλα τα άλλα;
Για να σας απαντήσω καλώ τη συνάρτηση που έχει απάντηση σε όλα.
"Και η απάντηση είναι 42!"
42 σαν το μολυβδαίνιο για έναν γεωχημικό σαν εμένα!
Το μολυβδαίνιο, με το σύμβολο Mo και τον ατομικό αριθμό 42, είναι ένα στοιχείο του περιοδικού πίνακα που έχει μοναδικές ιδιότητες που το καθιστούν την απάντηση σε πολλά ερωτήματα στις επιστήμες της γης και της ζωής, ακόμη και στη βιομηχανία!
Στον τομέα της γεωεπιστήμης, η ευαισθησία οξειδοαναγωγής του Mo το καθιστά ιδιαίτερα χρήσιμο για την απάντηση ερωτήσεων σχετικά με τις περιβαλλοντικές συνθήκες οξειδοαναγωγής. Συγκεκριμένα, έχει χρησιμοποιηθεί ως paleoredox proxy για την κυκλοφορία των ωκεανών για περισσότερα από 30 χρόνια.
Στον τομέα των βιοεπιστημών, ο Μο είναι καταλύτης για πολλές αντιδράσεις. Ένα από τα σπάνια είδη που δεσμεύουν το άζωτο είναι το βακτήριο Azobacter vinelandii, που χρησιμοποιεί ένα ένζυμο που ονομάζεται νιτρογενάση. Κατά τη διαδικασία στερέωσης, η νιτρογενάση χρειάζεται σίδηρο καθώς και άλλα στοιχεία που καταλύουν την αντίδραση, όπως το Mo. Το μολυβδαίνιο βρίσκεται επίσης στην καρδιά των ενζύμων αναγωγής νιτρικών, τα οποία είναι απαραίτητα για την αφομοίωση των νιτρικών και την ανόμοια αναγωγή. Επομένως, το Μο βρίσκεται στο κέντρο του βιογεωχημικού κύκλου του αζώτου. Αυτός ο βιολογικός ρόλος συνδυάζεται με τη γεωχημική του συμπεριφορά για να βρίσκεται στο επίκεντρο των διαδικασιών που είναι υπεύθυνες για τη συνεξέλιξη της ζωής και του περιβάλλοντος.
Στη βιομηχανία, το Mo χρησιμοποιείται με διάφορους τρόπους ως καταλύτης, χρωστική ουσία, πρόσθετο χάλυβα και λιπαντικό. Οι περισσότερες από αυτές τις χρήσεις βρίσκονται σε διαφορετικούς τύπους χάλυβα για τη βελτίωση των φυσικών ιδιοτήτων όπως η σκληρότητα και η αντοχή στη θερμοκρασία, καθώς και οι χημικές ιδιότητες, συμπεριλαμβανομένης της αντοχής στη διάβρωση. Περισσότεροι από 230.000 τόνοι χρησιμοποιούνται κάθε χρόνο, κυρίως στην Κίνα. Τα κοιτάσματα πορφυριτικού μολυβδαινίου και χαλκού-μολυβδαινίου είναι οι σημαντικότερες πηγές μολυβδενίτη, Mo ore.
Οι ισοτοπικοί γεωχημικοί έχουν προσελκύσει το Mo λόγω της βιογεωχημικής και οικονομικής σημασίας του και των επτά σταθερών ισοτόπων του, τα οποία είναι όλα σχετικά άφθονα (10-25%) και καλύπτουν ένα σχετικά μεγάλο πλάτος μάζας. Αυτό το ισοτοπικό εργαλείο, το οποίο αναπτύχθηκε από τη δεκαετία του 1990, έδωσε τη δυνατότητα να μελετηθεί εάν η σύνθεση των ισοτόπων του Mo διέφερε σημαντικά και εάν η κλασμάτωση των ισοτόπων του Mo θα μπορούσε να δώσει νέες απαντήσεις σε άλλα ερωτήματα, ιδίως στην εμφάνιση της ζωής στη Γη και της πρώτα οξειδωτικά συμβάντα.
Μέσα σε αυτό το πλαίσιο μπόρεσα να συνεργαστώ με συναδέλφους από το Πανεπιστήμιο της Βέρνης στην Ελβετία σχετικά με τον αντίκτυπο της μεταβολής των πυριγενών πετρωμάτων στην ισοτοπική σύνθεση του Mo σε ρέματα του Massif Central.
Τα νερά των ποταμών έχουν δείξει ότι εμπλουτίζονται συστηματικά στα βαριά ισότοπα του Mo σε σύγκριση με τα μέσα πετρώματα του φλοιού (με ισοτοπικές συνθέσεις Mo, δMo, περίπου 0‰). Η αιτία για τις βαριές υπογραφές δMo του ποταμού είναι, επομένως, οπλισμένοι ενάντια στις καιρικές συνθήκες των πετρωμάτων του φλοιού. Η ασυμβίβαστη διάλυση του πρωτογενούς βράχου είναι μια σημαντική διαδικασία με την οποία παράγονται οι ανώμαλες υπογραφές Mo του διαλυμένου φορτίου του ποταμού. Η επίδραση της διάβρωσης του πυριγενούς βράχου του φλοιού στο υδάτινο σήμα δMo διερευνήθηκε συγκρίνοντας τα δεδομένα του ισοτόπου Mo του νερού του ρέματος και του υποβάθρου με αποτελέσματα πειραμάτων μαζικής έκπλυσης πετρωμάτων.
Μελετήσαμε το νερό των ρεμάτων και το υπόβαθρο (ορθογνησία, γρανίτης, βασάλτης), καθώς και δείγματα εδάφους και βλάστησης σε μια μικρή λεκάνη απορροής στο Massif Central (Γαλλία). Τα ρέματα είναι ισοτοπικά βαρύτερα (0,5-1,1‰) από τα μέσα φλοιώδη πετρώματα. Αυτό συμφωνεί με τα πειραματικά αποτελέσματα από την έκπλυση βασάλτη (0,6-1,0‰) που μας επιτρέπουν να εντοπίσουμε την κυριαρχία της διάβρωσης του βασάλτη σε σχέση με τη γεωχημεία Mo του νερού του ρέματος.
Άλλες διεργασίες (δηλαδή ο σχηματισμός εδάφους, η δευτερογενής κατακρήμνιση ορυκτών και οι επιφανειακές διεργασίες) είναι δευτερεύουσες σε αυτή τη λεκάνη απορροής. Η κλασμάτωση του μολυβδαινίου κατά τη διάρκεια της ασυμβίβαστης διάλυσης βασάλτη μπορεί να εξηγήσει αυτές τις ισοτοπικά βαριές υδρόβιες υπογραφές Mo, ειδικά λαμβάνοντας υπόψη ότι το δείγμα βασάλτη αντανακλά μια τιμή τυπική για τα μαγματικά πετρώματα του φλοιού (περίπου 0,1‰). Οι υπολογισμοί του ισοζυγίου μάζας μάς επέτρεψαν να αναγνωρίσουμε το σπάνιο, αλλά εν μέρει πολύ εμπλουτισμένο σε Mo σε τήγμα σουλφιδίου, που συνυπάρχει με το βασαλτικό μάγμα, ως κύρια πηγή Mo για τα διαλύματα έκπλυσης. Η βαρύτερη υπογραφή δMo παρατηρήθηκε για τα μαγματικά σουλφίδια σε σύγκριση με το συνυπάρχον πυριτικό τήγμα. Υποδηλώνει ένα τεράστιο δυναμικό κλασμάτωσης ισοτόπων Mo σε μαγματικές θερμοκρασίες. Η ασυμβίβαστη διάβρωση του κροσταλλικού πετρώματος μπορεί να προκαλέσει κατά συνέπεια μια προτιμώμενη απελευθέρωση βαρέων ισοτόπων Mo. Ωστόσο, αυτό εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τα ορυκτά του πρωτογενούς πετρώματος.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο The Impact of igneous bedrock weathering on the Mo isotopic σύνθεση of stream waters:Natural δείγματα και εργαστηριακά πειράματα, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Geochimica et Cosmochimica Acta. Αυτή η εργασία διεξήχθη από τους Andrea R. Voegelin, Thomas F. Nägler, και Thomas Pettke από το Universität Bern, Nadja Neubert από Leibniz Universität Hannover, Marc Steinmann από το Université de Point Technique, και το Université, Pourtéché-Comment Igor M. Villa από το Universität Bern και Università di Milano Bicocca.
Αναφορά
- Voegelin, A.R., Nagler, T.F., Pettke, T., Neubert, N., Steinmann, M., Pourret, O. and Villa, I.M. (2012) Ο αντίκτυπος της διάβρωσης του πυριγενούς βράχου στην ισοτοπική σύνθεση του ρεύματος Mo νερά:Φυσικά δείγματα και εργαστηριακά πειράματα. Geochim. Cosmochim. Acta 86, 150-165.
