Robert Hazen è uno dei cinque relatori esperti sulla crociera di 175 ° anniversario di Scientific American nelle Americhe nel marzo 2020. Per ulteriori informazioni sulla nostra crociera 175 ° anniversario, tra cui un itinerario dettagliato, descrizioni dei seminari e bios altoparlante, clicca qui.
Guardati intorno.,r i vestiti, e il Teflon cerniere e strisce di Velcro che assicura loro; in ogni boccone di cibo che si mangia, la birra e alcol, in acqua gassata e gassata vino; tappeti sui pavimenti, la vernice sulle vostre pareti e le piastrelle sul tuo soffitti; in combustibili gas naturale benzina per cera di candela; in robusto legno e marmo lucidato; in ogni adesivo e ogni lubrificante; in testa di matite e diamante degli anelli; in aspirina e nicotina, la codeina e caffeina, e ogni altra droga hai mai preso; in ogni plastica dalle buste della spesa per caschi da bicicletta, a buon mercato mobili di designer occhiali da sole., Dai tuoi primi vestiti per bambini alla tua bara foderata di seta, gli atomi di carbonio ti circondano.
Il carbonio è il datore della vita: pelle e capelli, sangue e ossa, muscoli e tendini dipendono tutti dal carbonio. Corteccia, foglia, radice e fiore; frutta e noce; polline e nettare; ape e farfalla; Doberman e dinosauro—tutti incorporano carbonio essenziale. Ogni cellula del tuo corpo-anzi, ogni parte di ogni cellula-si basa su una robusta spina dorsale di carbonio. Il carbonio del latte materno diventa il carbonio del cuore pulsante del figlio. Il carbonio è l’essenza chimica degli occhi, delle mani, delle labbra e del cervello del tuo amante., Quando respiri, espiri il carbonio; quando baci, gli atomi di carbonio si abbracciano.
Sarebbe più facile per te elencare tutto ciò che tocchi che manca di lattine di carbonio—alluminio nel tuo frigorifero, microchip di silicio nel tuo iPhone, otturazioni d’oro nei denti, altre stranezze—piuttosto che enumerare anche il 10% degli oggetti carbon-bearing nella tua vita. Viviamo su un pianeta di carbonio e siamo vita di carbonio.
Ogni elemento chimico è speciale, ma alcuni elementi sono più speciali di altri. Di tutti gli abitanti riccamente variati della tavola periodica, il carbonio, il sesto elemento, è unico nel suo impatto sulle nostre vite., Il carbonio non è semplicemente l’elemento statico di ” stuff.”Il carbonio fornisce il collegamento chimico più critico attraverso la vastità dello spazio e del tempo—la chiave per comprendere l’evoluzione cosmica. Nel corso di quasi 14 miliardi di anni, l’universo si è evoluto, complessificato e diventato sempre più riccamente modellato con comportamenti affascinanti e bizzarri apparentemente infiniti.
Il carbonio è al centro di questa evoluzione—coreografando l’emergere di pianeti, vita e noi., E, più di ogni altro ingrediente, il carbonio ha facilitato il rapido emergere di nuove tecnologie, dai motori a vapore della rivoluzione industriale alla nostra moderna “era della plastica”, anche se accelera cambiamenti senza precedenti nell’ambiente e nel clima su scala planetaria.
Quindi ecco alcune riflessioni sul carbonio—l’elemento più importante nel cosmo.
DIAMANTI!
Di tutte le varie forme ad alta pressione di minerali carboniosi, comprese le forme cristalline conosciute e ancora da scoprire, il diamante sarà sempre al primo posto., Il diamante occupa la nicchia ideale tra scarso e raro: è sufficientemente abbondante che quasi tutti possono possederne uno, ma abbastanza raro da comandare milioni di dollari per grosse pietre degne di nota. Centinaia di milioni di gemme abbastanza grandi per un anello o una collana sono stati estratti, ma centinaia di milioni di consumatori vogliono possedere uno o più. Il richiamo dei diamanti si estende al loro valore scientifico; più studiamo questi frammenti quasi puri di carbonio dalle profondità della Terra, più impariamo a conoscere la storia e le dinamiche del nostro pianeta.,
I diamanti sono stati a lungo apprezzati per la loro rarità, bellezza e perfezione, ma una crescente comunità scientifica sta trovando nuove ragioni per valutare i diamanti sopra tutte le altre pietre preziose. Questa nuova generazione di cercatori di diamanti non brama le pietre impeccabili di anelli di fidanzamento di fascia alta e braccialetti da tennis. Al contrario, soprattutto premiano le imperfezioni sotto forma di minuscole inclusioni minerali: sgradevoli granelli minerali neri, rossi, verdi e marroni e microscopiche sacche di liquido e gas profondi., Questi difetti, in genere tagliati e messi da parte nella sfaccettatura di pietre preziose, spesso rappresentano frammenti incontaminati dell’interno profondo della Terra—pezzi che hanno avuto origine molto tempo fa, molto al di sotto della superficie illuminata dal sole del nostro pianeta, dove sono stati intrappolati e sigillati ermeticamente mentre i diamanti in crescita li inghiottivano.
Le storie che raccontano! I diamanti e le loro inclusioni hanno il potenziale per divulgare quanto in profondità, quanto tempo fa e in quale ambiente i diamanti sono cresciuti. Considera i segreti che ora vengono rivelati dalle pietre più grandi del mondo., Nella ricca tradizione di diamanti, gigante gemme spiccano: il 603 carati Lesotho Promessa, portato alla luce nel 2006 e propagandato come il più grande scoperta del nuovo secolo; il mitico 793 carati Koh-i-Noor di diamante secoli fa, in India, ora nella corona della regina Britannica madre; il 813-carati Costellazione, è stato venduto all’asta nel 2016 per un record di $63 milioni di euro; e il più ampio tesoro di tutti, il 3,106 carati Cullinan diamond, che è stato scoperto nel 1905 a sudafrica Premier N. 2 il mio come il frammento superstite di quello che doveva essere un molto più grande di pietra., Si scopre che tutti questi giganti condividono un’origine comune e inaspettata.
Per secoli, si è ipotizzato che tali magnifiche gemme siano solo grandi versioni di pietre più comuni e più piccole. Non è così. Suggerimenti su una genesi diversa provengono da studi ottici. La maggior parte dei diamanti, anche se incredibilmente trasparente alla luce visibile, assorbono lunghezze d’onda della luce infrarossa e ultravioletta come conseguenza di impurità su scala atomica. Gli atomi di azoto sono i trasgressori più comuni. Nei diamanti” Tipo I”, l’azoto sostituisce tipicamente circa uno ogni 1.000 atomi di carbonio., Quando questi atomi di azoto si riuniscono in piccoli gruppi, possono conferire un colore giallo o marrone alle gemme. I diamanti rimanenti, meno del due per cento di tutte le gemme estratte, sono di “Tipo II.” Distinti per la loro trasparenza senza precedenti alla luce visibile e ultravioletta, i diamanti di Tipo II non hanno impurità di azoto distinguibili e tendono ad essere più grandi e otticamente perfetti—caratteristiche che hanno portato alcuni scienziati a ipotizzare un ambiente di cristallizzazione più lento e più profondo. Tuttavia, le origini esatte dei diamanti di tipo II sono rimaste un mistero.,
In una scoperta del 2016, un team internazionale di scienziati guidato dal Gemological Institute of America di New York (GIA) ha dimostrato che i diamanti di tipo II, tra cui molte delle più grandi gemme della Terra, ospitano una serie distinta e curiosa di inclusioni: granelli argentati di metallo ferro-nichel molto diversi dalle solite inclusioni minerali di ossido e silicato dei loro cugini
Questa ricerca è un trionfo su basi sociologiche e scientifiche., I proprietari delle miniere, i tagliatori di gemme e i collezionisti custodiscono gelosamente le loro orde; più grande è il diamante, più difficile è ottenere l’accesso per lo studio scientifico. Vincere l’opportunità anche di un esame superficiale delle inclusioni in uno o due grandi diamanti sarebbe un piacere inaspettato per la maggior parte degli scienziati. Coloro che avevano provato, che ha catturato brevi scorci delle inclusioni argentee in grandi pietre, erroneamente assunto loro di essere la grafite minerale comune—un risultato che non era particolarmente degno di nota., Il GIA, collaborando con altri esperti di diamanti provenienti da Stati Uniti, Europa e Africa, aveva gettato le basi per studi su scala del tutto più grande. L “organizzazione no-profit GIA a New York ha il compito di certificare i diamanti di tutti i tipi: loro pesatura, classificazione, prendere in giro i loro paesi di origine, e costantemente escogitare nuovi test per estirpare la prossima generazione di falsi sintetici furbi o illeciti” diamanti conflitto.”
La certificazione GIA è lo standard universale di eccellenza per i diamanti., Dai loro numerosi contatti presso miniere e musei, sono stati in grado di assemblare e sondare in dettaglio una sorprendente collezione di gemme e frammenti di taglio da 53 grandi diamanti di tipo II. Hanno anche ritagliato e lucidato cinque dei frammenti per esporre le inclusioni argentee al meticoloso sondaggio di strumenti analitici avanzati.
La prima sorpresa è arrivata dagli studi di composizione., Le inclusioni ricche di metalli non contengono ossigeno, l’elemento chimico più abbondante del mantello, ma sono ricche di impurità di carbonio e zolfo che rivelano che il metallo deve essere stato fuso quando i diamanti si sono formati. Sorprendentemente, le inclusioni metalliche indicano regioni profonde del nostro pianeta simili per composizione al nucleo inaccessibile della Terra, con il suo oceano di denso ferro liquido e nichel che circonda una sfera interna di 1.520 miglia di diametro di ferro cristallino ancora più denso e lega di nichel.,
L’inferenza: Grandi diamanti crescono centinaia di miglia sotto la superficie in sacche isolate mantello di liquido ricco di metallo. Diamanti crescono facilmente in tali ambienti perché ferro metallo ha l’insolita capacità di assorbire un sacco di atomi di carbonio. A pressione e temperatura sufficienti, i diamanti nucleano e crescono, con atomi di carbonio mobili che passano facilmente attraverso il metallo fuso, aggiungendo strato su strato a cristalli potenzialmente giganti., Non è una sorpresa completa per gli scienziati che alcuni diamanti si formano in questo modo mediato dal metallo; i solventi metallici sono stati impiegati per far crescere grandi cristalli nel settore dei diamanti sintetici sin dai primi anni 1950. Ma nessuno si rese conto che la natura aveva imparato lo stesso trucco miliardi di anni prima.
Le implicazioni di questa scoperta, che i grandi diamanti hanno una loro provenienza speciale, vanno ben oltre la ricerca di gemme fantasiose. Questa popolazione distintiva di diamanti di tipo II rivela un’eterogeneità precedentemente non documentata nel mantello., Si potrebbe pensare che le alte temperature del mantello, unite a miliardi di anni di miscelazione per convezione, avrebbero mescolato il mantello in un’uniformità simile a un frullato. Ora, grazie ai grandi diamanti e alle loro inclusioni rivelatrici, abbiamo chiare prove che il mantello è più simile a una torta di frutta, con alcune regioni relativamente uniformi ma con turbinii di novità e molti frutti e noci (leggi metallo e diamanti) gettati dentro.
Inoltre, queste variazioni locali nelle rocce e nei minerali del mantello indicano regioni profonde con ambienti chimici molto diversi., Abbiamo a lungo ipotizzato che il mantello fosse fatto quasi esclusivamente di minerali ricchi di ossigeno. Questo è quello che vediamo in genere nelle rocce vulcaniche chiamate kimberlites che trasportano il loro tesoro di pietre preziose di diamanti in superficie e ospitano le miniere di diamanti più ricche del mondo. Ma le inclusioni metalliche indicano altre zone del mantello prive di ossigeno—regioni in cui possono verificarsi diversi processi chimici.
Come in tanti aspetti dell’evoluzione della Terra, più ci avviciniamo e più dati raccogliamo, più la storia diventa complicata e affascinante.,
CARBONIO E CAMBIAMENTO GLOBALE
Non dovremmo essere timidi riguardo al carbonio e al suo ruolo nei cambiamenti climatici. Quattro fatti sono indiscutibili.
Fatto primo: l’anidride carbonica e il metano sono potenti gas serra. Le loro molecole intrappolano la radiazione solare, riducendo la quantità di energia irradiata nello spazio. Concentrazioni più elevate di anidride carbonica e metano nell’atmosfera significano più energia solare è intrappolata.
Fatto secondo: le quantità di anidride carbonica e metano nell’atmosfera terrestre stanno aumentando rapidamente.,
Fatto terzo: le attività umane, in primo luogo la combustione di miliardi di tonnellate all’anno di combustibili ricchi di carbonio, stanno guidando quasi tutti i cambiamenti nella composizione atmosferica.
Fatto quattro: la Terra si sta riscaldando da più di un secolo.
Quasi tutti gli scienziati che hanno esaminato questi fatti convincenti e inattaccabili arrivano alla stessa conclusione inequivocabile. Le attività umane stanno causando il riscaldamento della Terra. Questa conclusione non è una questione di opinione o speculazione. Non è guidato dalla politica o dall’economia., Non è uno stratagemma per i ricercatori di ottenere più finanziamenti o ambientalisti per divertirsi in copertura stampa iperbolica.
Alcune cose sulla Terra sono vere e questa è una di quelle cose.
IL CARBONIO E LA SINFONIA
La chimica del carbonio pervade le nostre vite. Quasi ogni oggetto che vediamo, ogni bene materiale che compriamo, ogni boccone di cibo che consumiamo, si basa sull’elemento sei. Ogni attività è influenzata dal carbonio: lavoro e sport, sonno e veglia, parto e morte.
E che dire di altre attività? E la musica?, Un’orchestra sinfonica—ogni sezione, ogni strumento-canta una canzone di carbonio. La sezione delle corde—violini e viole, violoncelli e bassi—è composta quasi interamente da composti di carbonio: pancia di legno, tastiera, colonna sonora, pioli e cordiera; corde di budello, arco di crine e mentoniera in plastica. Gli strumenti a corda dipendono anche dal grasso scivoloso per i pioli e dalla colofonia appiccicosa per l’arco.
La sezione fiati? Il nome dà il gioco via – legno forma i corpi di oboi, clarinetti e fagotti., Bambù fornisce loro canne; sughero i rivestimenti dei loro corpi snodati eleganti. Anche i flauti metallici si affidano all’olio lubrificante e ai cuscinetti in pelle ermetici per la loro straordinaria gamma di chiavi.
La sezione percussioni sbatte su un tripudio di carbonio: bacchette di frassino e teste di tamburi in pelle di vitello, xilofoni in teak e tasti di pianoforte in ebano, nacchere e tamburelli, woodblock e claves, maracas e marimbas, tamburi di conga e bongo.,
I pianoforti sono molto simili, con struttura in legno, martelli rivestiti in feltro e fermi in gomma, il tutto nascosto in una cassa sinuosa elegantemente rifinita con vernici a base di carbonio, macchie e lacche. E, una volta, gli 88 tasti di ogni pianoforte erano rivestiti in robuste faccette d’avorio—un costoso abbellimento che portava al massacro di migliaia di elefanti all’anno. Una zanna fornito pezzi sufficienti per 45 tastiere; lastre sottili, tre rettangoli per una chiave, sono stati meticolosamente tagliati e poi disposti al sole per settimane per ottenere il preferito tonalità chiave “bianco”., Oggi le plastiche dure-polimeri color avorio che simulano il biomateriale a base di carbonio vietato-forniscono un sostituto sintetico benigno.
Ah, tu dici, ma che dire della famiglia degli ottoni – sicuramente trombe e corni, tromboni e tuba non hanno bisogno di carbonio. Bocchini placcati in argento, tubi di piombo in rame, valvole in acciaio, tubi in ottone, diapositive di sintonia a forma di U e campane svasate sono tutti realizzati in metallo solido. Ma non riescono a oliare le valvole o ingrassare le diapositive e nel giro di una settimana tutto quello che hai è un pezzo inutile di metallo congelato.,
Senza carbonio tutto sarebbe silenzio.
VITA: PERCHÉ CARBONIO?
Il carbonio è l’elemento dei cristalli, dei cicli e delle cose. Il carbonio, incorporato in una miriade di forme solide, liquide e gassose, svolge innumerevoli ruoli chimici che toccano ogni aspetto della nostra vita. Ma che dire degli organismi viventi, che presentano strutture e funzioni molto più complesse di qualsiasi materiale inanimato della natura o dell’industria? Quale elemento fornirà la scintilla vitale della vita?,
Affinché un elemento chimico sia centrale per le origini della vita, è meglio conformarsi ad alcune aspettative di base. Senza dubbio, qualsiasi elemento essenziale per la vita deve essere ragionevolmente abbondante, ampiamente disponibile nella crosta terrestre, negli oceani o nell’atmosfera. L’elemento deve avere il potenziale per subire molte reazioni chimiche; non può essere così inerte da stare lì a non fare nulla. D’altra parte, l’elemento centrale della vita non può essere troppo reattivo; non può scoppiare in fiamme o esplodere alla minima provocazione chimica., E, anche se un elemento si trova a un felice mezzo di reattività chimica, in quel regno ideale tra esplosivo e morto, deve fare più di un semplice trucco chimico. Deve essere abile a formare membrane e fibre strutturali robuste e stabili—i mattoni e la malta della vita. Deve essere in grado di memorizzare, copiare e interpretare le informazioni.
E quell’elemento speciale, in combinazione con altri materiali da costruzione elementali onnipresenti, deve trovare un modo per sfruttare l’energia da combinazioni di altre sostanze chimiche o forse dall’abbondante luce del sole., Combinazioni intelligenti di elementi devono immagazzinare quell’energia in forma chimica conveniente come una batteria e quindi rilasciare impulsi di energia controllati quando e dove è necessario. L’elemento essenziale della vita deve multitasking.
In quel contesto restrittivo, considera le molte alternative elementali. Gli elementi più comuni nel cosmo sono idrogeno ed elio, il primo e il secondo occupanti della tavola periodica—l’intera fila superiore—ma non faranno mai come fondamento di una biosfera. L’idrogeno, che può legarsi fortemente solo a un altro atomo alla volta, fallisce il test di versatilità., L’idrogeno non è irrilevante, intendiamoci. Aiuta a modellare molte delle molecole della vita attraverso il “legame di idrogeno” —una sorta di colla molecolare-mentre svolge un ruolo fondamentale di co-protagonista con l’ossigeno nell’acqua, il mezzo di tutte le forme di vita conosciute. Ma l’elemento uno non può fornire il fondamento chimico versatile per vita.
L’elio, il secondo elemento della tavola periodica, non serve a nulla—incredibilmente inerte, un “gas nobile” altezzoso che si rifiuta di legare a nulla, nemmeno a se stesso.,
Analizzando la tavola periodica, gli elementi da tre a cinque (litio, berillio e boro) sono troppo scarsi per costruire una biosfera. A concentrazioni di pochi atomi per milione nella crosta, e ancor meno negli oceani e nell’atmosfera, puoi tranquillamente cancellarli dalla lista dei potenziali ingredienti che danno la vita.
Il carbonio, elemento 6, è l’eroe chimico della biologia; ci torneremo.
L’elemento sette, l’azoto, è un caso interessante. Abbondante nell’ambiente vicino alla superficie, l’azoto forma circa l ‘ 80% dell’atmosfera., Si lega con se stesso in coppia come N2, una molecola non reattiva che comprende la maggior parte del gas che respiriamo. L’azoto si lega anche con molti altri elementi-idrogeno, ossigeno e carbonio tra loro-per formare una varietà di sostanze chimiche interessanti di rilevanza biochimica. Le proteine sono fabbricate da lunghe catene di aminoacidi, ciascuna contenente almeno un atomo di azoto. Le molecole genetiche vitali DNA e RNA incorporano anche l’azoto nelle loro unità strutturali, le cosiddette “basi” che definiscono l’alfabeto genetico—A, T, G e C., Ma l’azoto, che è tre elettroni timidi del numero magico 10, finisce per essere un po ‘troppo avido di elettroni—le sue reazioni chimiche sono un po’ troppo energiche e i legami risultanti un po ‘ troppo inflessibili per svolgere il ruolo sfaccettato di attore principale. Di conseguenza, possiamo eliminare l’azoto dalla concorrenza.
Perché non l’ossigeno? Dopo tutto, atomo per atomo di ossigeno è l’elemento più abbondante nella crosta terrestre e mantello, che rappresenta più della metà degli atomi nella maggior parte delle rocce e minerali., Nel gruppo minerale feldspato, che rappresenta fino al 60 per cento del volume dei vari continenti della Terra e della crosta oceanica, l’ossigeno supera gli altri atomi di un margine da otto a cinque. L’onnipresente gruppo pirossenico presenta un mix da tre a due di ossigeno con elementi metallici comuni come magnesio, ferro e calcio. E il quarzo, il minerale più comune della maggior parte delle spiagge sabbiose, è SiO2. È notevole pensare che quando ci si trova sulla spiaggia, prendendo il sole, due terzi di ciò che ti trattiene sono atomi di ossigeno.,
Di conseguenza, l’ossigeno è atomo per atomo circa mille volte più concentrato nella crosta rispetto al carbonio. Ma l’ossigeno, nonostante la sua travolgente abbondanza, è chimicamente noioso. Un atomo di ossigeno isolato inizia con solo otto elettroni, due elettroni a corto di suoi desideri, in modo che si impegna in collegamenti indiscriminati con quasi ogni atomo che compongono il deficit. È vero, l’ossigeno è assolutamente essenziale per tutti i tipi di sostanze chimiche biologicamente critiche-zuccheri, basi, aminoacidi e naturalmente acqua., Eppure l’ossigeno non può formare le catene e gli anelli necessari e le geometrie ramificate che sono così centrali nell’intricata architettura della vita. E così possiamo eliminare l’ossigeno abbondante dalla breve lista del blocco atomico più critico della vita.
Il fluoro, che occupa la nona posizione della tavola periodica, è molto peggio, essendo solo un singolo elettrone timido del complemento desiderato di 10. Il fluoro aspira gli elettroni voracemente da quasi tutti gli altri elementi. Il fluoro reattivo corrode il metallo, incide il vetro ed esplode a contatto con l’acqua., Respira un polmone pieno di gas fluoro e morirai orribilmente, in agonia mentre i tuoi polmoni blister con ustioni chimiche.
E così va. Elementi 10 e 18, neon e argon, sono gas inerti, quindi non dare loro ulteriore considerazione. Sodio, magnesio e alluminio (elementi da 11 a 13) sono troppo desiderosi di dare via elettroni, mentre fosforo, zolfo e cloro (elementi da 15 a 17) sono troppo desiderosi di accettarli. E mentre approfondiamo la tavola periodica gli elementi diventano meno comuni e le possibilità per la chimica di base della vita diminuiscono.,
Un’eccezione potrebbe essere trovata nell’elemento abbondante silicio, che cade nel mezzo della terza riga della tavola periodica. Il silicio è l’elemento 14, occupando la posizione significativa proprio sotto il carbonio. Elementi che condividono una colonna della tavola periodica hanno spesso proprietà simili, quindi forse il silicio è un backup biologico vitale al carbonio? Gli scrittori di fantascienza hanno afferrato questa opzione più di una volta.
Ricordo vividamente un episodio della prima stagione del classico show televisivo di Star Trek—quello originale con William Shatner come capitano James T. Kirk e Leonard Nimoy come Mr., Spock-in cui l’equipaggio dell’Enterprise scopre una razza di forme di vita intelligenti e potenzialmente pericolose a base di silicio a forma di rocce. Il concetto dello spettacolo è stato divertente, soprattutto con la risoluzione pacifica soddisfacente come rocce e gli esseri umani hanno imparato ad andare d ” accordo. Ma la premessa mineralogica era viziata; il silicio è un vicolo cieco biologico. Il silicio sulla superficie terrestre ha un solo imperativo di legame: trovare quattro atomi di ossigeno e creare un cristallo. Una volta formati, quei legami silicio-ossigeno sono troppo forti e troppo inflessibili per fare chimica interessante., Semplicemente non puoi basare una biosfera su un elemento a senso unico come il silicio.
Continua, ma cercherai invano un’altra opzione elementale promettente. È vero, il tuo occhio potrebbe cadere sul ferro, elemento 26, il quarto elemento più abbondante nella crosta dopo l’ossigeno, il silicio e il magnesio. Perché non stirare? Ferro ama legare, ed è flessibile nelle sue scelte. Legame con l’ossigeno? Certo, formare ruggine rossa con legami ionici. Legame con lo zolfo? Naturalmente, fai una pirite metallica dorata e brillante (giustamente chiamata “oro del pazzo”) con legami covalenti., Il ferro si lega all’arsenico e all’antimonio, al cloro e al fluoro, all’azoto e al fosforo, persino al carbonio in una varietà di minerali di carburo di ferro. E se nessun altro elemento è utile, il ferro si lega felicemente con se stesso in metallo di ferro. Un portafoglio di bonding così diversificato potrebbe sembrare l’ideale per l’elemento centrale della vita. Ma il ferro ha un difetto. Forma facilmente minerali con grandi cristalli, ma evita di produrre piccole molecole. La vita richiede una grande varietà di molecole, con catene e anelli e rami e gabbie—trucchi che il ferro tenta raramente.,
E così ci rimane il carbonio, l’elemento più versatile, più adattabile, più utile di tutti. Il carbonio è l’elemento della vita.
CODA
Qual è il nostro ruolo nello schema evolutivo delle cose, nella grande sinfonia di carbonio? Gli umani sono allo stesso tempo ordinari e unici. Da un lato, siamo solo un altro passo evolutivo in una storia di quattro miliardi di anni che probabilmente continuerà a lungo dopo che il nostro lignaggio si è estinto o trasformato in alcune nuove specie., Alcuni sostengono che solo noi abbiamo la capacità di alterare radicalmente il clima e l’ambiente della Terra, ma i microbi fotosintetici produttori di ossigeno e le diverse piante verdi che li hanno seguiti hanno cambiato l’ambiente vicino alla superficie della Terra in modi molto più profondi di qualsiasi azione umana.
Altri indicano l’influenza globale dell’umanità sui continenti attraverso la costruzione di città, strade, miniere e fattorie, ma alberi ed erbe superano di gran lunga il nostro impatto sul paesaggio., Alcuni dicono che la nostra specie è unica nel suo potenziale di “distruggere il pianeta”, ma ripetuti impatti catastrofici di asteroidi ed eruzioni esplosive di megavolcanos hanno avuto conseguenze distruttive molto più grandi di qualsiasi arma ideata dagli umani.
Allo stesso tempo, la nostra specie umana possiede abilità senza precedenti. Siamo unici nella storia della vita nella nostra abilità tecnologica di adattare e modificare i nostri ambienti a scale da locale a globale. Siamo unici nel nostro sfruttamento inventiva di altre specie-animali, vegetali e microbici., Siamo unici nel nostro desiderio esuberante e la capacità di esplorare oltre il nostro mondo, forse alla fine di colonizzare altri pianeti e lune. E siamo unici nel nostro impatto sul ciclo del carbonio della Terra – un ciclo che influenza profondamente ogni aspetto del nostro pianeta-terra, aria, fuoco e acqua.
Gli esseri umani sono unici tra le forme di vita a causa del ritmo frenetico dei cambiamenti che imponiamo. Stiamo alterando il pianeta a tassi molto più veloci di qualsiasi specie precedente-a tassi superati solo dai cataclismi improvvisi di vulcani che esplodono e rocce che cadono dal cielo., I microbi hanno impiegato centinaia di milioni di anni per ossigenare l’atmosfera, e forse un miliardo di anni in più per ossigenare gli oceani. La vita multicellulare richiedeva decine di milioni di anni per colonizzare la terra dopo le prime tentate invasioni.
Questi cambiamenti erano profondi, ma si sono verificati in tempi geologici che hanno permesso alla vita e alle rocce di co-evolversi gradualmente. Gli ecosistemi della Terra sono straordinariamente resilienti, ma hanno bisogno di generazioni per cambiare, evolvere e resettarsi in risposta alle nuove condizioni ambientali., Se gli esseri umani rappresentano una minaccia unica per la Terra, come alcuni studiosi temono, allora è il tasso senza precedenti di cambiamento ambientale che comporta il maggior rischio di danni alla biosfera.
Detto questo, le rocce e i vari microbi che vivono tra di loro faranno bene qualsiasi ferita potremmo fare alla nostra casa e, inavvertitamente, alla nostra stessa specie. La Terra andrà avanti, la vita andrà avanti, e il potente processo di evoluzione per selezione naturale farà sì che nuove creature continuino ad abitare ogni nicchia del pianeta.,
La grande sinfonia eterna di Carbon unifica tutte le essenze elementali: terra, aria, fuoco, acqua. Nulla esiste in isolamento; tutti sono parti essenziali del tutto. La terra cresce i solidi cristalli di carbonio-solide pietre di fondazione della terra e degli oceani allo stesso modo. L’aria contiene le molecole di carbonio che ci abbracciano tutti-per sempre in bicicletta, proteggendo e sostenendo la vita. Il fuoco, nato dal carbonio, eccita il mondo, fornendo al contempo una varietà molecolare ineguagliabile ai mondi materiali e viventi., L’acqua, che ha dato vita alla vita del carbonio, nutre quella vita mentre si evolve e si irradia in ogni angolo del globo. In un crescendo di squisita armonia e contrappunto complesso, ogni essenza di carbon celebra, e viene celebrata dalle altre.
Gli esseri umani hanno imparato a imporre i propri temi urgenti e tempi sempre più veloci su questa antica partitura. Spogliiamo la terra dei suoi minerali. Inondiamo l’aria con i nostri rifiuti. Sfruttiamo il fuoco per soddisfare i nostri desideri e bisogni. Sfruttiamo la brulicante sfera vivente dell’acqua, spesso incurante di quali specie vivono o muoiono.,
Dobbiamo, ognuno di noi, fare un passo indietro dall’urgenza dei nostri desideri per vedere la nostra preziosa casa planetaria come un luogo di dimora unico, ma vulnerabile. Se siamo saggi, se possiamo temperare i nostri desideri con un rinnovato senso di soggezione e meraviglia, se possiamo imparare ad amare il nostro mondo ricco di carbonio rapsodicamente bello come merita così urgentemente, allora possiamo sperare di lasciare un’eredità ineguagliabile e inestimabile per i nostri figli, i loro figli e tutte le generazioni a venire.
