Robert Hazen est l’un des cinq conférenciers experts de la croisière du 175e anniversaire de Scientific American aux Amériques en mars 2020. Pour plus d’informations sur notre croisière du 175e anniversaire, y compris un itinéraire détaillé, des descriptions de séminaires et des biographies des conférenciers, Cliquez ici.
Regardez autour de vous.,dans chaque bouchée de nourriture que vous mangez, dans la bière et l’alcool, dans l’eau gazeuse et le vin mousseux; dans les tapis sur vos sols, la peinture sur vos murs et les carreaux sur vos plafonds; dans les combustibles du gaz naturel à l’essence à la cire de bougie; dans le bois robuste et le marbre poli; dans chaque adhésif et chaque lubrifiant; dans le plomb des crayons et le diamant des anneaux; dans l’aspirine et la nicotine, la codéine et la caféine, et tous les autres médicaments que vous avez jamais pris; dans tous les plastiques des sacs d’épicerie aux casques de vélo, meubles bon marché aux lunettes de soleil design., De vos premiers vêtements de bébé à votre cercueil doublé de soie, les atomes de carbone vous entourent.
Le carbone est le donneur de vie: votre peau et vos cheveux, votre sang et vos os, vos muscles et vos tendons dépendent tous du carbone. Écorce, feuille, racine et fleur; fruits et noix; pollen et nectar; abeille et papillon; Doberman et dinosaure—tous incorporent du carbone essentiel. Chaque cellule de votre corps—en fait, chaque partie de chaque cellule-repose sur une colonne vertébrale solide en carbone. Le carbone du lait maternel devient le carbone du cœur battant de son enfant. Le carbone est l’essence chimique des yeux, des mains, des lèvres et du cerveau de votre amant., Lorsque vous respirez, vous expirez du carbone; lorsque vous vous embrassez, les atomes de carbone s’embrassent.
Il serait plus facile pour vous d’énumérer tout ce que vous touchez qui manque de canettes en carbone—aluminium dans votre réfrigérateur, de puces en silicium dans votre iPhone, de garnitures en or dans vos dents, d’autres bizarreries—que d’énumérer même 10 pour cent des objets carbonés dans votre vie. Nous vivons sur une planète de carbone et nous sommes la vie de carbone.
chaque élément chimique est spécial, mais certains éléments sont plus spéciaux que d’autres. De tous les habitants richement variés du tableau périodique, le carbone, le sixième élément, est unique dans son impact sur nos vies., Le carbone n’est pas simplement l’élément statique de « choses ». »Le carbone fournit le lien chimique le plus critique à travers l’immensité de l’espace et du temps—la clé pour comprendre l’évolution cosmique. Au cours de près de 14 milliards d’années, l’univers a évolué, complexifié et devenir de plus en plus richement modelé avec des comportements fascinants et excentriques apparemment sans fin.
Le carbone est au cœur de cette évolution, chorégraphiant l’émergence des planètes, de la vie et de nous., Et, plus que tout autre ingrédient, le carbone a facilité l’émergence rapide de nouvelles technologies, des machines à vapeur de la révolution industrielle à notre « ère du plastique” moderne, même s’il accélère des changements sans précédent dans l’environnement et le climat à l’échelle planétaire.
Voici donc quelques réflexions sur le carbone—l’élément le plus important du cosmos.
diamants!
de toutes les formes variées à haute pression de minéraux carbonés, y compris les formes cristallines connues et à découvrir, le diamant tiendra toujours une place de choix., Le diamant occupe la niche idéale entre rare et rare: il est suffisamment abondant pour que presque tout le monde puisse en posséder un, mais assez rare pour commander des millions de dollars pour de grosses pierres dignes d’intérêt. Des centaines de millions de gemmes assez grandes pour une bague ou un collier ont été extraites, mais des centaines de millions de consommateurs veulent en posséder une ou plusieurs. L’attrait des diamants s’étend à leur valeur scientifique; plus nous étudions ces fragments de carbone presque purs des profondeurs de la terre, plus nous en apprenons sur l’histoire et la dynamique de notre planète.,
Les diamants ont longtemps été chéris pour leur rareté, leur beauté et leur perfection, mais une communauté scientifique croissante trouve de nouvelles raisons de valoriser les diamants au-dessus de toutes les autres pierres précieuses. Cette nouvelle génération de chercheurs de diamants n’a pas envie des pierres impeccables des bagues de fiançailles haut de gamme et des bracelets de tennis. Au contraire, ils priment avant tout les imperfections sous la forme de minuscules inclusions minérales—des taches minérales noires, rouges, vertes et brunes disgracieuses et des poches microscopiques de liquide et de gaz profonds., Ces imperfections, généralement coupées et Jetées de côté dans les facettes de pierres précieuses, représentent souvent des fragments vierges de l’intérieur profond de la Terre—des morceaux qui ont pris naissance il y a longtemps, bien au-dessous de la surface ensoleillée de notre planète, où ils ont été piégés et hermétiquement scellés lorsque les diamants en croissance les ont engloutis.
Les histoires qu’elles racontent! Les diamants et leurs inclusions ont le potentiel de révéler à quelle profondeur, depuis combien de temps et dans quel environnement Les diamants ont grandi. Considérez les secrets qui sont maintenant révélés par les plus grandes pierres du monde., Dans la riche tradition des diamants, des gemmes géantes se distinguent: la promesse du Lesotho De 603 carats, exhumée en 2006 et présentée comme la plus grande découverte du nouveau siècle; le légendaire diamant Koh-i-Noor de 793 carats trouvé il y a des siècles en Inde, maintenant dans la couronne de la reine mère britannique; la Constellation de 813 carats, vendue aux enchères en 2016 pour un montant record de 63 millions de dollars; et le Trésor le plus démesuré de tous, le diamant Cullinan de 3 106 carats, qui a été vendu aux enchères en 2016 pour un montant record de 63 millions de dollars; et le plus grand trésor de tous, Le Cullinan de 3 106 carats, qui était un diamant de la couronne britannique.découvert en 1905 à la mine premier No. 2 d’Afrique du Sud comme le fragment survivant de ce qui devait être une pierre beaucoup plus grande., Il s’avère que tous ces géants partagent une origine commune et inattendue.
pendant des siècles, on a supposé que de telles pierres magnifiques ne sont que de grandes versions de pierres plus communes et plus petites. De ne pas faire. Les indices d’une genèse différente proviennent des études optiques. La plupart des diamants, bien que incroyablement transparents à la lumière visible, absorbent les longueurs d’onde de la lumière infrarouge et ultraviolette en raison des impuretés à l’échelle atomique. Atomes d’azote sont les délinquants les plus courantes. Dans les diamants de” type I », l’azote remplace généralement environ un atome de carbone sur 1 000., Lorsque ces atomes d’azote se rassemblent en petits groupes, ils peuvent donner une couleur jaune ou brune aux gemmes. Les diamants restants, moins de deux pour cent de toutes les gemmes extraites, sont de « Type II”. distingués par leur transparence inégalée à la lumière visible et ultraviolette, les diamants de type II n’ont pas d’impuretés azotées discernables et ils ont tendance à être plus grands et plus optiquement parfaits—des caractéristiques qui ont conduit certains scientifiques à poser un environnement Néanmoins, les origines exactes des diamants de type II restaient un mystère.,
dans une découverte de 2016, une équipe internationale de scientifiques dirigée par le Gemological Institute of America à New York (GIA) a montré que les diamants de Type II, y compris la plupart des plus grandes pierres précieuses de la Terre, abritent une suite distincte et curieuse d’inclusions: des taches argentées de métal fer-nickel très différentes des inclusions minérales
cette recherche est un triomphe tant sur le plan sociologique que scientifique., Les propriétaires de mines, les tailleurs de pierres précieuses et les collectionneurs gardent jalousement leurs trésors; plus le diamant est gros, plus il est difficile d’accéder à l’étude scientifique. Pour gagner l’occasion pour même un examen superficiel des inclusions dans un ou deux gros diamants serait un régal inattendu pour la plupart des scientifiques. Ceux qui avaient essayé, qui ont aperçu brièvement les inclusions argentées dans les grosses pierres, les ont supposées à tort être le graphite minéral commun—un résultat qui n’était pas particulièrement digne d’intérêt., Le GIA, en collaboration avec d’autres experts du diamant des États-Unis, D’Europe et d’Afrique, avait jeté les bases d’études à une échelle tout à fait plus grande. Le GIA à but non lucratif à New York est chargé de certifier les diamants de toutes sortes: les peser, les classer, taquiner leurs pays d « origine, et concevoir constamment de nouveaux tests pour éliminer la prochaine génération de faux synthétiques rusés ou de diamants de conflit illicites.”
la certification GIA est la norme universelle d’excellence pour les diamants., Grâce à leurs nombreux contacts dans les mines et les musées, ils ont pu assembler et sonder en détail une étonnante collection de gemmes et de fragments de taille de 53 gros diamants de type II. Ils ont même recoupé et poli cinq des fragments pour exposer les inclusions argentées au sondage méticuleux d’instruments analytiques avancés.
la première surprise est venue des études de composition., Les inclusions riches en métal ne contiennent pas d’oxygène, l’élément chimique le plus abondant du manteau, mais elles sont riches en impuretés de carbone et de soufre qui révèlent que le métal doit avoir été à l’état fondu lorsque les diamants se sont formés. Remarquablement, les inclusions métalliques indiquent des régions profondes de notre planète de composition similaire au noyau inaccessible de la Terre, avec son océan de fer liquide dense et de nickel entourant une sphère interne de 1 520 milles de diamètre d’alliage de fer et de nickel cristallin encore plus dense.,
l’inférence: de gros diamants poussent à des centaines de kilomètres sous la surface dans des poches isolées de liquide riche en métal. Les diamants poussent facilement dans de tels environnements parce que le métal de fer a la capacité inhabituelle d’absorber beaucoup d’atomes de carbone. À une pression et une température suffisantes, Les diamants se nucléent et se développent, les atomes de carbone mobiles passant facilement à travers la masse fondue du métal, ajoutant couche après couche à des cristaux potentiellement Géants., Ce n’est pas une surprise complète pour les scientifiques que certains diamants se forment de cette manière à médiation métallique; des solvants métalliques ont été utilisés pour faire pousser de gros cristaux dans le secteur des diamants synthétiques depuis le début des années 1950. mais personne n’a réalisé que la nature avait appris le même truc des milliards d’années plus tôt.
Les implications de cette découverte, que les gros diamants ont leur propre provenance spéciale, vont bien au-delà de la quête de gemmes de fantaisie. Cette population distinctive de diamants de type II révèle une hétérogénéité jusque-là non documentée dans le manteau., On pourrait penser que les températures élevées du manteau, associées à des milliards d’années de mélange par convection, auraient mélangé le manteau en une uniformité semblable à un smoothie. Maintenant, grâce aux gros diamants et à leurs inclusions révélatrices, nous avons des preuves claires que le manteau ressemble plus à un gâteau aux fruits, avec des régions relativement uniformes mais avec des tourbillons de nouveauté et beaucoup de fruits et de noix (lire métal et diamants) jetés.
de plus, ces variations locales dans les roches et les minéraux du manteau indiquent des régions profondes avec des environnements chimiques extrêmement différents., Nous avons longtemps supposé que le manteau était fait presque exclusivement de minéraux riches en oxygène. C’est ce que nous voyons généralement dans les roches volcaniques appelées kimberlites qui transportent leur trésor de pierres précieuses de diamant à la surface et hébergent les mines de diamants les plus riches du monde. Mais les inclusions métalliques pointent vers d’autres zones du manteau dépourvues d’oxygène—des régions où différents processus chimiques peuvent se produire.
comme dans tant de facettes de l’évolution de la terre, plus nous regardons de près et plus nous collectons de données, plus l’histoire devient compliquée et fascinante.,
le carbone et le changement GLOBAL
Nous ne devrions pas être timides sur le carbone et son rôle dans le changement climatique. Quatre faits sont indiscutables.
premier fait: le dioxyde de carbone et le méthane sont de puissants gaz à effet de serre. Leurs molécules emprisonnent le rayonnement du soleil, réduisant ainsi la quantité d’énergie rayonnée dans l’espace. Des concentrations plus élevées de dioxyde de carbone et de méthane dans l’atmosphère signifient que plus d’énergie solaire est piégée.
deuxième fait: les quantités de dioxyde de carbone et de méthane dans l’atmosphère terrestre augmentent rapidement.,
troisième fait: les activités humaines, principalement la combustion annuelle de milliards de tonnes de combustibles riches en carbone, entraînent presque tous les changements dans la composition atmosphérique.
quatrième fait: la Terre se réchauffe depuis plus d’un siècle.
presque tous les scientifiques qui ont examiné ces faits convaincants et inattaquables arrivent à la même conclusion sans ambiguïté. Les activités humaines font chauffer la Terre. Cette conclusion n’est pas une question d’opinion ou de spéculation. Il n’est pas motivé par la politique ou l’économie., Ce n’est pas un stratagème pour les chercheurs d’obtenir plus de financement ou les écologistes de se délecter d’une couverture de presse hyperbolique.
certaines choses sur la Terre sont vraies et c’est l’une de ces choses.
le carbone et la symphonie
la chimie du carbone imprègne nos vies. Presque chaque objet que nous voyons, chaque bien matériel que nous achetons, chaque bouchée de nourriture que nous consommons, est basé sur l’élément six. Chaque activité est influencée par le carbone-le travail et le sport, le sommeil et le réveil, l’accouchement et la mort.
et qu’en est-il des autres activités? Qu’est-ce de la musique?, Un orchestre symphonique—chaque section, chaque instrument chante une chanson de carbone. La section des cordes—violons et altos, violoncelles et basses—est composée presque entièrement de composés de carbone: ventre en bois, touche, poteau sonore, chevilles et cordier; cordes en boyau, arc en crin et mentonnière en plastique. Les instruments à cordes dépendent également de la graisse glissante pour les chevilles et de la colophane collante pour l’Arc.
la section bois? Le nom donne le jeu loin—bois forme les corps de hautbois, clarinettes et Bassons., Le bambou fournit leurs roseaux; le liège les doublures de leurs élégants corps articulés. Même les flûtes métalliques comptent sur l’huile lubrifiante et les coussinets en cuir hermétiques pour leur superbe gamme de clés.
la section percussion cogne sur une débauche de carbone: pilons en frêne et têtes de tambours en veau, xylophones en teck et touches de piano en ébène, castagnettes et tambourins, blocs de bois et claves, maracas et marimbas, tambours conga et tambours bongo.,
les Pianos sont à peu près les mêmes, avec un cadre en bois, des marteaux doublés de feutre et des butées en caoutchouc, le tout caché dans un boîtier tout en courbes élégamment fini avec des peintures à base de carbone, des taches et de la laque. Et, il était une fois, les 88 touches de chaque piano étaient gainées de placages robustes d’Ivoire—un embellissement coûteux qui a conduit au massacre de milliers d’Éléphants par an. One tusk a fourni suffisamment de pièces pour 45 claviers; des plaques minces, trois rectangles à une clé, ont été méticuleusement coupées puis rangées au soleil pendant des semaines pour obtenir la teinte de clé « blanche” préférée., Aujourd’hui, les plastiques durs—des polymères de couleur ivoire qui simulent le biomatériau à base de carbone interdit-constituent un substitut synthétique Bénin.
Ah, dites—vous, mais qu’en est-il de la famille des cuivres-les trompettes et les cors, les trombones et les tubas n’ont sûrement pas besoin de carbone. Les becs argentés, les tuyaux de plomb de cuivre, les valves en acier, la tuyauterie en laiton, les glissières de réglage en forme de U et les cloches évasées sont tous fabriqués à partir de métal solide. Mais ne pas huiler vos vannes ou graisser vos diapositives et dans une semaine tout ce que vous avez est un morceau inutile de métal gelé.,
Sans carbone seraient en silence.
vie: pourquoi le carbone?
Le carbone est l’élément des cristaux, des cycles et des choses. Le carbone, incorporé dans une myriade de formes solides, liquides et gazeuses, joue d’innombrables rôles chimiques qui touchent toutes les facettes de notre vie. Mais qu’en est-il des organismes vivants, qui présentent des structures et des fonctions beaucoup plus complexes que n’importe quel matériau inanimé de la nature ou de l’industrie? Quel élément fournira l’étincelle vitale de la vie?,
pour qu’un élément chimique soit au cœur des origines de la vie, il fallait qu’il réponde à quelques attentes de base. Sans aucun doute, tout élément essentiel à la vie doit être raisonnablement abondant, largement disponible dans la croûte terrestre, les océans ou l’atmosphère. L’élément doit avoir le potentiel de subir beaucoup de réactions chimiques; il ne peut pas être si inerte qu’il reste là à ne rien faire. D’autre part, l’élément central de la vie ne peut pas être trop réactif; il ne peut pas s’enflammer ou exploser à la moindre provocation chimique., Et, même si un élément se trouve à un milieu heureux de réactivité chimique, dans ce domaine idéal entre explosif et mort, il doit faire plus qu’un tour chimique. Il doit être apte à former des membranes et des fibres structurelles robustes et stables—les briques et le mortier de la vie. Il doit pouvoir stocker, copier et interpréter des informations.
et cet élément spécial, en combinaison avec d’autres matériaux de construction élémentaires omniprésents, doit trouver un moyen d’exploiter l’énergie provenant de combinaisons d’autres produits chimiques ou peut-être de la lumière abondante du soleil., Des combinaisons intelligentes d’éléments doivent stocker cette énergie sous une forme chimique pratique comme une batterie, puis libérer des impulsions d’énergie contrôlées quand et où elles sont nécessaires. L’élément essentiel de la vie doit être multitâche.
Dans ce contexte restrictif, considérer les nombreuses alternatives élémentaires. Les éléments les plus communs dans le cosmos sont l’hydrogène et l’hélium, les premier et deuxième occupants du tableau périodique—toute la rangée supérieure—mais ils ne serviront jamais de fondement à une biosphère. L’hydrogène, qui ne peut se lier fortement qu’à un autre atome à la fois, échoue au test de polyvalence., L’hydrogène n’est pas sans importance, remarquez. Il aide à façonner de nombreuses molécules de la vie grâce à la « liaison hydrogène”—une sorte de colle moléculaire—alors qu’il joue un rôle essentiel de co-vedette avec l’oxygène dans l’eau, le milieu de toutes les formes de vie connues. Mais element one ne peut pas fournir la base chimique polyvalente pour la vie.
L’hélium, le deuxième élément du tableau périodique, n’est d’aucune utilité—incroyablement inerte, un « gaz noble” qui refuse de se lier à quoi que ce soit, pas même à lui-même.,
en parcourant le tableau périodique, les éléments trois à cinq (lithium, béryllium et bore) sont beaucoup trop rares pour constituer une biosphère. À des concentrations de quelques atomes par million dans la croûte, et encore moins dans les océans et l’atmosphère, vous pouvez les rayer en toute sécurité de la liste des ingrédients susceptibles de donner la vie.
Le carbone, élément 6, est le héros chimique de la biologie; nous y reviendrons.
l’élément sept, l’azote, est un cas intéressant. Abondant dans l’environnement proche de la surface, l’azote constitue environ 80% de l’atmosphère., Il se lie à lui-même par paires sous forme de N2, une molécule non réactive qui comprend la majeure partie du gaz que nous respirons. L’azote se lie également à de nombreux autres éléments—l’hydrogène, l’oxygène et le carbone parmi eux—pour former une variété de produits chimiques intéressants en rapport avec la biochimie. Les protéines sont fabriquées à partir de longues chaînes d’acides aminés, chacun contenant au moins un atome d’azote. Les molécules génétiques vitales ADN et ARN incorporent également de L’azote dans leurs unités structurelles, les soi-disant « bases” qui définissent l’alphabet génétique—A, T, G et C., Mais l’azote, qui est à trois électrons du nombre magique 10, finit par être un peu trop gourmand en électrons—ses réactions chimiques sont un peu trop énergétiques et les liaisons résultantes un peu trop inflexibles pour jouer le rôle multi-facettes d’acteur principal. En conséquence, nous pouvons éliminer l’azote de la concurrence.
Pourquoi ne pas l’oxygène? Après tout, atome pour atome l’oxygène est l’élément le plus abondant dans la croûte et le manteau de la Terre, représentant plus de la moitié des atomes dans la plupart des roches et des minéraux., Dans le groupe minéral feldspath, qui représente jusqu’à 60% en volume des continents variés de la Terre et de la croûte océanique, l’oxygène dépasse les autres atomes par une marge de huit à cinq. Le groupe pyroxène omniprésent comprend un mélange de trois à deux d’oxygène avec des éléments métalliques communs comme le magnésium, le fer et le calcium. Et le quartz, le minéral le plus commun de la plupart des plages de sable, est SiO2. Il est remarquable de penser que lorsque vous vous allongez sur la plage, en profitant du soleil, les deux tiers de ce qui vous retient sont des atomes d’oxygène.,
en conséquence, l’oxygène est atome pour atome environ mille fois plus concentré dans la croûte que le carbone. Mais l’oxygène, malgré son abondance écrasante, est chimiquement ennuyeux. Un atome d « oxygène isolé commence avec seulement huit électrons, deux électrons à court de ses désirs, il s » engage donc dans des connexions ultra aveugles avec à peu près n » importe quel atome qui compensera le déficit. Certes, l’oxygène est absolument essentiel à toutes sortes de produits chimiques biologiquement critiques—sucres, bases, acides aminés et bien sûr l’eau., Pourtant, l’oxygène ne peut pas former les chaînes et les anneaux nécessaires et les géométries de ramification qui sont si centrales à l’architecture complexe de la vie. Et ainsi nous pouvons rayer l’oxygène abondant de la courte liste des blocs de construction atomiques les plus critiques de la vie.
Le fluor, qui occupe la neuvième position du tableau périodique, est bien pire, n’étant qu’à un seul électron du complément souhaité de 10. Le fluor Aspire voracement les électrons de presque n’importe quel autre élément. Le fluor réactif corrode le métal, attaque le verre et explose au contact de l’eau., Respirez un poumon plein de gaz fluor et vous mourrez horriblement, à l’agonie alors que vos poumons boursouflent de brûlures chimiques.
Et si ça se passe. Les éléments 10 et 18, le néon et l’argon, sont des gaz inertes, donc ne les considérez pas davantage. Le Sodium, le magnésium et l’aluminium (éléments 11 à 13) sont trop désireux de donner des électrons, tandis que le phosphore, le soufre et le chlore (éléments 15 à 17) sont trop désireux de les accepter. Et à mesure que nous approfondissons le tableau périodique, les éléments deviennent moins communs et les possibilités de la chimie fondamentale de la vie diminuent.,
Une exception peut être trouvée dans l’élément abondant silicon, qui se trouve au milieu de la troisième ligne du tableau périodique. Le silicium est l’élément 14, occupant la position significative juste en dessous du carbone. Les éléments partageant une colonne du tableau périodique ont souvent des propriétés similaires, alors peut-être que le silicium est une sauvegarde biologique viable du carbone? Les écrivains de Science-fiction ont saisi cette option plus d’une fois.
je me souviens très bien d’un épisode de la première saison de la série télévisée classique Star Trek – l’original avec William Shatner dans le rôle du capitaine James T. Kirk et Leonard Nimoy dans celui de Mr., Spock-dans lequel l’équipage de L’Enterprise découvre une race de formes de vie intelligentes et potentiellement dangereuses à base de silicium en forme de roches. Le concept du spectacle était amusant, en particulier avec la résolution pacifique satisfaisante que les roches et les humains ont appris à s’entendre. Mais la prémisse minéralogique était imparfaite; le silicium est une impasse biologique. Le silicium à la surface de la Terre n’a qu’un seul impératif de liaison: trouver quatre atomes d’oxygène et fabriquer un cristal. Une fois formées, ces liaisons silicium-oxygène sont trop fortes et trop rigides pour faire une chimie intéressante., Vous ne pouvez tout simplement pas fonder une biosphère sur un élément unique comme le silicium.
continuez, mais vous chercherez en vain une autre option élémentaire prometteuse. Certes, votre œil pourrait tomber sur le fer, élément 26, le quatrième élément le plus abondant dans la croûte après l’oxygène, le silicium et le magnésium. Pourquoi ne pas le fer? Le fer aime lier, et il est flexible dans ses choix. Lien avec l’oxygène? Bien sûr, former de la rouille rouge avec des liaisons ioniques. Lien avec le soufre? Bien sûr, faites de la pyrite métallique dorée et brillante (à juste titre appelée « or du fou”) avec des liaisons covalentes., Le fer se lie à l’arsenic et à l’antimoine, au chlore et au fluor, à l’azote et au phosphore, même au carbone dans une variété de minéraux en carbure de fer. Et si aucun autre élément n’est à portée de main, le fer se lie joyeusement à lui-même dans le métal de fer. Un portefeuille de liaisons aussi diversifié peut sembler idéal pour l’élément central de la vie. Mais le fer a un défaut. Il forme facilement des minéraux avec de gros cristaux, mais il évite de fabriquer de petites molécules. La vie exige une grande variété de molécules, avec des chaînes et des anneaux et des branches et des cages—des astuces que le fer tente rarement.,
et nous nous retrouvons donc avec le carbone, l’élément le plus polyvalent, le plus adaptable, le plus utile de tous. Le carbone est l’élément de la vie.
CODA
Quel est notre rôle dans le schéma évolutif des choses, dans la Grande Symphonie du carbone? Les humains sont à la fois ordinaires et uniques. D’une part, nous ne sommes qu’une autre étape évolutive dans une histoire de quatre milliards d’années qui se poursuivra probablement longtemps après que notre lignée a disparu ou s’est transformée en une nouvelle espèce., Certains soutiennent que nous seuls avons la capacité de modifier radicalement le climat et l’environnement de la Terre, mais les microbes photosynthétiques producteurs d’oxygène et les diverses plantes vertes qui les ont suivis ont changé l’environnement proche de la surface de la Terre de manière beaucoup plus profonde que toute action humaine.
D’autres soulignent l’influence mondiale de l’humanité sur les continents en construisant des villes, des routes, des mines et des fermes, mais les arbres et les herbes dépassent de loin notre impact sur le paysage., Certains disent que notre espèce est unique dans son potentiel de « détruire la planète”, mais les impacts catastrophiques répétés des astéroïdes et les éruptions explosives de mégavolcanos ont eu des conséquences destructrices bien plus importantes que toute arme conçue par les humains.
en même temps, notre espèce humaine possède des capacités sans précédent. Nous sommes uniques dans l’histoire de la vie par nos prouesses technologiques pour adapter et modifier nos environnements à des échelles locales à mondiales. Nous sommes uniques dans notre exploitation inventive d’autres espèces—animales, végétales et microbiennes., Nous sommes uniques dans notre désir exubérant et notre capacité à explorer au-delà de notre monde, peut-être éventuellement coloniser d’autres planètes et lunes. Et nous sommes uniques dans notre impact sur le cycle du carbone de la Terre—un cycle qui affecte profondément tous les aspects de notre planète—la terre, l’air, le feu et l’eau.
Les humains sont uniques parmi les formes de vie en raison du rythme effréné des changements que nous imposons. Nous modifions la planète à des vitesses beaucoup plus rapides que toutes les espèces antérieures—à des vitesses dépassées uniquement par les cataclysmes soudains des volcans qui explosent et des roches qui tombent du ciel., Les Microbes ont mis des centaines de millions d’années à oxygéner l’atmosphère, et peut-être un milliard d’années de plus pour oxygéner les océans. La vie multicellulaire a nécessité des dizaines de millions d’années pour coloniser la terre après les premiers empiétements provisoires.
ces changements ont été profonds, mais ils se sont produits sur des échelles de temps géologiques qui ont permis à la vie et aux roches de co-évoluer progressivement. Les écosystèmes de la terre sont remarquablement résilients, mais ils ont besoin de générations pour changer, évoluer et se réinitialiser en réponse aux nouvelles conditions environnementales., Si les humains constituent une menace unique pour la terre, comme le craignent certains chercheurs, c’est le rythme sans précédent des changements environnementaux qui comporte le plus grand risque de dommages à la biosphère.
cela étant dit, les roches et les microbes variés qui vivent parmi eux feront très bien toutes les blessures que nous pourrions faire à notre maison et, par inadvertance, à notre propre espèce. La terre continuera, la vie continuera, et le puissant processus d’évolution par sélection naturelle garantira que de nouvelles créatures continueront à habiter toutes les niches de la planète.,
La Grande Symphonie éternelle de Carbon unifie toutes les essences élémentaires—Terre, air, Feu, Eau. Rien n’existe isolément; Tous sont des parties essentielles de l’ensemble. La terre pousse les cristaux solides de pierres de fondation solides en carbone de la terre et des océans. L’Air contient les molécules de carbone qui nous embrassent tous—cyclisme pour toujours, protéger et maintenir la vie. Le feu, né du carbone, dynamise le monde, tout en offrant une variété moléculaire inégalée aux mondes matériel et vivant., L’eau, qui a donné naissance à la vie carbonée, nourrit cette vie à mesure qu’elle évolue et rayonne aux quatre coins du globe. Dans un crescendo d’harmonie exquise et de contrepoint complexe, chaque essence de carbone célèbre et est célébrée par les autres.
les humains ont appris à imposer leurs propres thèmes urgents et tempi sans cesse accélérés sur cette partition ancienne. Nous dépouillons la terre de ses minéraux. Nous inondons l’air avec nos déchets. Nous exploitons le feu pour satisfaire nos désirs et nos besoins. Nous exploitons la sphère d’eau grouillante et vivante, souvent négligente des espèces qui vivent ou meurent.,
nous devons, chacun de nous, prendre du recul par rapport à l’urgence de nos désirs de voir notre précieuse maison planétaire comme un lieu d’habitation unique, mais vulnérable. Si nous sommes sages, si nous pouvons tempérer nos désirs avec un sentiment renouvelé de crainte et d’émerveillement, si nous pouvons apprendre à chérir notre monde riche en carbone d’une beauté rhapsodique comme il le mérite si urgemment, alors nous pouvons espérer laisser un héritage inégalé et inestimable pour nos enfants, leurs enfants et toutes les générations à venir.
