Javier Cuadros, lera mineralogi rådgivare till Clayground Collective, förklarar de senaste resultaten om lerans sammansättning.
lera är produkten av kemisk reaktion mellan silikatstenar och vatten. Olika typer av lera och deras olika fysikaliska och kemiska egenskaper bestäms av deras individuella kemiska sammansättning och struktur. Två välkända leror är kaolin och ”expansiv lera”. Kaolin används i många industriella applikationer, men det är mest känt för att vara huvudkomponenten i kina lera. Expansiv lera är en grupp mineraler som vi kallar” smektit ” som expanderar genom absorption av vatten i deras struktur. Smectite har också många industriella applikationer, men skapar stora problem i byggandet eftersom det absorberar och släpper ut vatten beroende på miljöförhållanden. Detta kan resultera i markrörelse med katastrofala effekter på byggnader.
Så hur bildar dessa mycket olika typer av lera? Varför bildas ibland kaolin och ibland smektit, eller verkligen någon av de många andra lermineralerna? Mest forskning i denna fråga har fokuserat på oorganiska faktorer inklusive: sammansättning av den ursprungliga silikatstenen, kemi av vattnet som producerar kemisk attack av berget, temperatur, vatten pH, etc. Temperaturen kan hänvisa till de omgivande atmosfäriska förhållandena, temperaturen på regnvatten som attackerar berget eller att attackera av vatten från en specifik källa, såsom en varm källa. Idag är de oorganiska förhållandena som producerar de olika typerna av leror rimligt väl förstådda.
en sak saknas dock: livet. Levande organismer, särskilt mikroorganismer, har funnits under större delen av jordens livstid. Hur viktiga är de i de processer som genererar lera? Hur mycket av leran omkring oss är som det är för att livet ”stör” det? Föreställ dig till exempel att bakterier bokstavligen täcker ytan på varje sten eller mineralkorn på jorden, från ytan ner till så mycket som 3 kilometer under ytan. Livsformer är så olika och deras aktivitet är så komplex att denna information är mycket svår att samla in och systematisera. Vi gör bara väldigt långsamt framsteg.
ny forskning av mig och andra medarbetare har undersökt reaktionen av vatten i mycket olika Kemi och mikrobiella populationer på vulkaniskt glas. Mikrober trivdes lyckligt i experimenten, vilket kan ses på bilden nedan: där den svarta sanden visar vulkaniskt glas och de vita fluffiga grejerna är de mikrobiella kolonierna.
När man tittade på med hjälp av ett elektronmikroskop kunde man se hur mikroorganismerna fastnade vid glaskornen, som i bilderna nedan, där man kan se celler och biologisk vävnad på glas (den mycket släta ytan på bilden till vänster) och andra mineralytor (polygonala former på höger bild). Allt i dessa bilder är mikro-meter i Storlek (1 mikro-meter är 1 miljondels meter).
var det någon effekt som ett resultat av denna kontakt? Tja, inte alltid, men vid andra tillfällen fanns det. Den huvudsakliga effekten som observerades var mikroberna som genererade en” biofilm ” som så småningom omsluter alla glaskorn som delvis utvecklats i toppfärgbilden. I slutet av experimenten bildade hela massan av glaskornen en enda kropp på grund av denna infångning av mikroorganismerna. I vissa fall var de kemiska förhållandena inom biofilmen ganska annorlunda än de i vattnet utanför, och leran som bildades skilde sig också från leran som bildades i kontrollexperiment som inte hade några mikrober, bara glaset och vattnet.
vilken typ av lera bildas? Detta var främst smektit, men med olika kemiska kompositioner, och lite kaolin här och där. Smektitens specifika sammansättning är mycket viktig för att förstå Bergens livscykel. Effekten av att ha smektit med mycket aluminium skiljer sig mycket från att ha smektit med mycket magnesium. Detta är exakt skillnaden som mikroorganismerna gjorde i experimenten. I naturen förväntas smektitlera med olika sammansättning komma från olika miljöer. Men detta experiment visar att mikroorganismer kan skapa en annan miljö i mycket liten skala, bredvid berget som kemiskt attackeras, och effektivt kan åsidosätta de storskaliga miljöförhållandena.
Du kommer gärna veta att leror som innehåller både aluminium och magnesium är bra för modellering, även om de inte beter sig exakt samma när de avfyras.
se upp för nyheter under de kommande månaderna om lera som en indikator på livet på Mars.