地球上有超过 10,000 种矿物。这份新发布的大型目录对所有这些矿物进行了描述。

2006 年 12 月的一个晚上，罗伯特·哈森 (Robert Hazen) 正在参加一个圣诞派对，一位生物学家朋友兼同事问了一个简单的问题：“冥古代有粘土矿物吗？”

这个问题的提出意义重大。冥古代是科学家所说的地球历史的第一章，即从地球形成到大约 40 亿年前的火热而充满神话色彩的时期。粘土矿物如今在世界各地的土壤中随处可见，在许多生命起源理论中发挥着关键作用。

但华盛顿特区卡内基科学研究所的矿物学家哈森表示，十年或二十年前他的领域还没有能力研究这个问题。

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他现在希望这种情况会有所改变，这要归功于一种新的矿物分类系统，该系统考虑了矿物的形成方式和时间。今天发表在《美国矿物学家》杂志上的两篇论文对此进行了描述。（这项研究很可能成为 70 多项其他研究的先锋。）

“我认为这让我们有机会解答几乎无限的问题，”卡内基研究所地球科学家、论文作者之一肖娜·莫里森 (Shaunna Morrison) 说。

传统上，矿物学家根据晶体化合物的化学组成（矿物中含有哪些原子？）和结构（如果放大，你会看到这些原子如何排列？）对晶体化合物进行分类。

“矿物学家看待该领域的方式是：每种矿物都是理想化的化学成分和晶体结构，”论文作者之一哈森说道。“这就是我们定义‘矿物种类’的方式。”

国际矿物学协会 (IMA) 是该研究领域的世界大会，它定义了约 5,800 个列出的物种：从黄铁矿和钻石到羟基鱼眼石-(K) 和铁-铁-氟-利凯石。这是科学家们几个世纪以来收集的集合。

这种模式非常适合根据矿物表面来识别它们，但它并没有说明地质遗迹是如何形成的。例如，黄铁矿可以追溯到热水和火山、陨石和人为的矿井火灾等各种物质。如果没有这些额外的知识，如果你发现了黄铁矿，你就不会知道它试图告诉你的故事。其他矿物质是在雷击的极端条件下产生的，或者直接来自地球生命，比如骨头或鸟粪。有些矿物质是由于早期细菌将氧气泵入地球古老的大气中而产生的。

哈森和莫里森希望创建一个更高级别的目录，将材料与他们的历史联系起来。“我们真正想要做的是引入背景，”莫里森说。

目前，研究人员可以通过多种方式确定矿物的形成地点、时间和形成方式。他们可能会研究微量元素，即从周围环境中吸收到矿物中的额外化学和生物物质。他们可能会研究矿物中不同放射性同位素的比例，类似于碳测年，这可以告诉科学家矿物的年代。他们甚至可能会考虑矿物的质地或颜色；例如，氧化或生锈的样品可能会改变外观。

莫里森运用数据科学方法（如今生物学家经常用这种方法分析基因组，社会学家经常用这种方法在社交网络中寻找人群），能够关联多个因素，并找到各种矿物的形成历史。她的团队花了 15 年时间，从地球上方搜寻了数千种矿物，并根据 57 种不同的形成环境对它们进行标记，范围从地球形成之前的太空矿物到人类矿井中形成的矿物。

现在，他们已将 IMA 的 5,800 个物种转化为 Morrison 和 Hazen 所称的 10,500 多种“矿物种类”。如果一种矿物以多种不同的方式形成，那么它就可以有多种种类。

以钻石为例。从化学角度来看，钻石是最简单的矿物之一，完全由排列成立方体结构的碳原子组成。但新目录列出了九种不同的钻石：在地幔中烘烤和压制的钻石、流星撞击沉淀的钻石、生命出现之前富含碳的恒星中的钻石等等。

在莫里森和哈森修订的指南中，IMA 的矿物中约有六分之五只有一两种。但实际上有九种矿物分为 15 种。目录中没有一种矿物的种类像黄铁矿一样多：21 种。

在创建这个图式时，哈森和莫里森（两人都是好奇号火星探测器团队的成员）的目光远超地球。如果你在另一个星球上发现了一种矿物，并且知道它形成于何处，你就能很快弄清楚这颗星球在远古时期的环境是什么样的。例如，如果你的矿物是 80% 的与水接触而形成的矿物之一，那么你可能有证据证明那里曾经存在过一个早已消亡的海洋。

如果你发现的矿物属于由生物过程产生的三分之一矿物种类之一，那么它可能就是早已消失的外星生命的暗示。

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法国里尔大学矿物学家帕特里克·科迪尔在一份声明中表示：“一种观察矿物的新方式出现了。矿物成为物质悠久历史的见证者和标志。”

“你可以找到几亿年或数十亿年的矿物。你可以找到 45.67 亿年的陨石，”哈森说。“没有其他确凿的证据可以证明太阳系的最早历史。”