Javier Cuadros, Clay Mineralogy rådgiver for Clayground Collective, forklarer de seneste fund om sammensætningen af ler.
ler er produktet af kemisk reaktion mellem silikatsten og vand. Forskellige typer ler og deres forskellige fysiske og kemiske egenskaber bestemmes af deres individuelle kemiske sammensætning og struktur. To kendte lerarter er kaolin og “ekspansiv ler”. Kaolin bruges i adskillige industrielle applikationer, men det er bedst kendt for at være hovedkomponenten i Kina ler. Ekspansiv ler er en gruppe mineraler, vi omtaler som” smektit”, der udvides gennem absorption af vand i deres struktur. Smectite har også mange industrielle anvendelser, men skaber store problemer i byggeriet, fordi det absorberer og frigiver vand afhængigt af miljøforholdene. Dette kan resultere i jordbevægelse med katastrofale virkninger på bygninger.
så hvordan danner disse meget forskellige typer ler? Hvorfor dannes kaolin og undertiden smektit, eller faktisk nogen af de mange andre lermineraler? De fleste undersøgelser af dette spørgsmål har fokuseret på uorganiske faktorer, herunder: sammensætning af den originale silikatsten, kemi i vandet, der producerer kemisk angreb af klippen, temperatur, vand pH, etc. Temperatur kan henvise til de omgivende atmosfæriske forhold, temperaturen på regnvand, der angriber klippen, eller at angribe af vand fra en bestemt kilde, såsom en varm kilde. I dag er de uorganiske forhold, der producerer de forskellige typer ler, rimeligt godt forstået.
en ting mangler dog: livet. Levende organismer, især mikroorganismer, har eksisteret i det meste af jordens levetid. Hvor vigtige er de i de processer, der genererer ler? Hvor meget af leret omkring os er som det er, fordi livet “forstyrrer” det? Forestil dig for eksempel, at bakterier bogstaveligt talt dækker overfladen af hver sten eller mineralkorn på jorden, fra overfladen ned til så meget som 3 kilometer under overfladen. Livsformer er så forskellige, og deres aktivitet er så kompleks, at disse oplysninger er meget vanskelige at indsamle og systematisere. Vi gør kun meget langsomt fremskridt.
nylig forskning fra mig og andre samarbejdspartnere har undersøgt reaktionen af vand i meget forskellige Kemi og mikrobielle populationer på vulkansk glas. Mikrober trivedes lykkeligt i eksperimenterne, som det kan ses på billedet nedenfor: hvor det sorte sand viser vulkansk glas og de hvidlige fluffy ting er de mikrobielle kolonier.
når man så på ved hjælp af et elektronmikroskop, kunne man se, hvordan mikroorganismerne sidder fast i glaskornene, som på billederne nedenfor, hvor man kan se celler og biologisk væv på glas (den meget glatte overflade på billedet til venstre) og andre mineraloverflader (polygonale former på højre foto). Alt i disse billeder er mikro-meter i størrelse (1 mikro-meter er 1 milliontedel af en meter).
var der en vis effekt som følge af denne kontakt? Nå, ikke altid, men på andre tidspunkter var der. Den observerede hovedeffekt var mikroberne, der genererede en “biofilm”, der til sidst omsluttede alle de glaskorn, der delvist blev udviklet i det øverste farvebillede. Ved afslutningen af eksperimenterne dannede hele massen af glaskornene en enkelt krop på grund af denne indfangning af mikroorganismerne. I nogle tilfælde var de kemiske forhold inden for biofilmen ret forskellige fra dem i vandet udenfor, og leret, der dannede sig, var også forskelligt fra leret dannet i kontroleksperimenter, der ikke havde mikrober, kun glasset og vandet.
hvilken slags ler dannet? Dette var hovedsageligt smektit, men med forskellige kemiske sammensætninger og noget kaolin her og der. Smectitens specifikke sammensætning er meget vigtig for at forstå klippernes livscyklus. Effekten af at have smectit med meget aluminium er meget forskellig fra at have smectit med meget magnesium. Dette er netop den forskel, som mikroorganismerne lavede i eksperimenterne. I naturen forventes smectit ler med forskellig sammensætning at komme fra forskellige miljøer. Men dette eksperiment viser, at mikroorganismer kan skabe et andet miljø i meget lille skala ved siden af klippen, der er kemisk angrebet, og effektivt kan tilsidesætte de store miljøforhold.
du vil være glad for at vide, at ler, der indeholder både aluminium og magnesium, er gode til modellering, selvom de ikke opfører sig nøjagtigt det samme, når de fyres.
pas på nyheder i de kommende måneder om ler som en indikator for livet på Mars.