» » Микротоннели в гранате

Микротоннели в гранате


Микротоннели в гранате

Перед вами микрофотография кристалла граната. Светлая сеть — это микротоннели, идущие от поверхности (ms, mineral surface) вглубь кристалла. Такими микротоннелями пронизаны многие гранаты, найденные в речных и почвенных отложениях в Таиланде, как и гранат на фото.

Этот гранат представляет собой изоморфный ряд пироп (Mg3Al2[SiO4]3)–альмандин (Fe3Al2[SiO4]3), то есть в нем наблюдается неограниченная взаимозаменяемость двух химических компонентов — магния и железа. Алюминиевые гранаты устойчивы к механическим воздействиям, растворителям, обладают высокой твердостью (6,5–7,5 по шкале Мооса) и химической инертностью. Именно поэтому они накапливаются в речных отложениях.


Микротоннели в гранате

Микротоннели в гранате

Гранат с микротоннелями. Вверху слева — фотография граната с микротоннелями (темные); вверху справа — нитевидные структуры внутри тоннелей; внизу — реконструкция сети микротоннелей, полученная с помощью рентгеновской томографии с синхротронным излучением. Трехмерное изображение строится за счет изменения излучения при сканировании материала. ms (mineral surface) — поверхность кристалла. Фото из статьи M. Ivarsson et al., 2018. Intricate tunnels in garnets from soils and river sediments in Thailand — Possible endolithic microborings


Как же возникли тоннели в столь твердом минерале? В первую очередь на ум приходят абиотические процессы — например, химическое растворение или воздействие радиации. Многие гранаты имеют додекаэдрические формы роста, и именно параллельно граням додэкаэдра могут располагаться тоннели, так как сила связи в кристалле в местах соприкосновения граней ослаблена.


Микротоннели в гранате

Некоторые простые формы кристаллов граната. А — ромбододекаэдр, Б — тетрагонтриоктаэдр, В — комбинация ромбододекаэдра и тетрагонтриоктаэдра. Как правило, именно параллельно граням простых форм начинают развиваться тоннели от поверхности кристалла. Рисунок с сайта ru.wikipedia.org


Но тоннели, возникшие в результате абиотических процессов, выглядят скорее как прямые линии, а не образуют сложную разветвленную сеть. Кроме этого, некоторые тоннели нашего граната содержат нитевидные структуры диаметром 5–15 мкм и длинной не менее нескольких сотен мкм. При этом, они имеют почти тот же диаметр, что и сам тоннель, в котором они расположены. Эти структуры состоят из глинистых и карбонатных минералов и содержат большое количество углерода, а значит, органических веществ. Это насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты, в том числе входящие в состав клеточных мембран многих бактерий и эукариотов.


Микротоннели в гранате

Микротоннели в гранате

Микротоннели в гранате. A — реконструкция с помощью томографии внутренней структуры микротоннелей; B — объемная томография, иллюстрирующая гексагональное сечение тоннелей; С — поперечное сечение тоннелей; D, E — изображения входных отверстий, полученные на электронном микроскопе; F — сужение тоннеля по мере увеличения глубины, фото получено на электронном микроскопе; G, H — микрофотографии тоннелей, отчетливо видно сужение тоннеля с глубиной. Фото из статьи M. Ivarsson et al., 2018. Intricate tunnels in garnets from soils and river sediments in Thailand — Possible endolithic microborings


Предположительно, микротоннели возникали в несколько стадий. На первой происходило абиотическое разрушение поверхности, в результате которого образовывались следы травления, то есть небольшие ямки, неровности характерной для граната четырехугольной или шестиугольной формы. На второй стадии происходила колонизация микроорганизмами этих ямок, которые проникали вглубь кристалла в зонах вытравленных полостей, выделяли кислоту и проникали еще глубже. В результате этого процесса и сложились сети, видимые сегодня. Нитевидные структуры внутри них, получается, состоят из продуктов растворения граната, продуктов жизнедеятельности микроорганизмов и их остатков. Основным питательным компонентом для организмов, по всей видимости, было двухвалентное железо, которым богаты гранаты пироп-альмандинового ряда.

Что же это были за организмы, способные «прогрызть» твердый минерал? Такие организмы называются эндолитами (от греческого ????? — «внутри», ????? — «камень»), так как они обитают в горных породах, кораллах, раковинах животных или в порах между кристаллами породы. Эндолиты есть среди архей, бактерий, грибов, водорослей, цианобактерий и даже беспозвоночных животных (например, некоторые губки и мшанки). Они способны обитать в самых разнообразных условиях, следы их жизнедеятельности были обнаружены на глубине до трех километров. Как правило, эндолиты имеют длительный жизненный цикл (рекорд продолжительности жизни — 10 000 лет) и способны выдерживать высокие температуры. Например, штамм 121 археи Geogemma barossii (Strain 121) способен размножаться при 121 °С, а сохранять жизнеспособность при 130 °С. Эндолиты обнаружены практически во всех условиях, с самой разнообразной вариацией температур и влажности: в почве, в океанической и континентальной коре, на всех материках, в том числе в Антарктиде.


Микротоннели в гранате

Кусок песчаника из Антарктиды с обитающими в нем эндолитами. Ярко-оранжевый прослой — результат жизнедеятельности организмов (перевод Fe2+ в Fe3+). Фото из статьи A. Dance, 2015. Inner Workings: Endoliths hunker down and survive in extreme environments


Преимущество такого экстремального образа жизни — стабильная, защищенная от внешних воздействий среда с достаточным количеством питательных веществ. Эндолиты растворяют минералы, при этом освобождаются электроны, которые они используют для синтеза органических веществ или запасания энергии, то есть являются литотрофами («камнеежками»).


Микротоннели в гранате

Схема, иллюстрирующая разные группы эндолитов и их положение в горных породах. Эуэндолиты (Euendoliths) активно проникают вглубь горной породы, образуя тоннели и полости, соответствующие форме своего тела (к ним и относятся эндолиты, проделавшие полости в гранатах). Хазмоэндолиты (Chasmoendolith) обитают в трещинах горных пород. Криптоэндолиты (Cryptoendolith) обитают в пустотах между минеральными зернами горных пород. Аутоэндолиты (Autoendoliths) обитают в поровых пространствах, которые заполняют новыми горными породами, которые образуются в результате их метаболизма. Серым цветом представлена горная порода, белым — трещины и поровые пространства, коричневым — породы, образованные в результате метаболизма аутоэндолитов. Рисунок из статьи J. Marlow et al., 2015. Autoendoliths: a distinct type of rock-hosted microbial life


Эндолиты могли быть первыми живыми организмами на Земле, так как они присоблены к экстремальным условиям и защищены от воздействия ультрафиолетового излучения.

Фото из статьи M. Ivarsson et al., 2018. Intricate tunnels in garnets from soils and river sediments in Thailand — Possible endolithic microborings.

Александр Марфин

13 ноябрь 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Оливин в поляризованном свете

Именно таким цветным калейдоскопом представляется исследователям дунит — одна из главных пород верхней мантии Земли, состоящая из оливина с примесью хромита, — в скрещенных николях (двойная

Свойство бактериальных матов накапливать калий поможет искать следы древней жизни

Ученые, работающие с раннепротерозойскими отложениями формации Франсвиль, содержащими структуры древних бактериальных матов, предложили новый метод поиска следов древней жизни, в котором в качестве

Карбонатные осадки океана могут окислять вещество земной мантии

Изучая гранаты, заключенные в алмазах из кимберлитовой трубки Яхерсфонтейн, ученые обнаружили, что степень окисления железа в гранатах возрастает по мере увеличения глубины образования минерала. Так

Графит в архейских железистых кварцитах вероятно имеет биогенное происхождение

Древнейшие из известных полосчатых железистых кварцитов — одни из самых древних осадочных пород на Земле. Основная гипотеза их происхождения — биогенная: обогащенные оксидом железа слои кварцитов

10 фактов о гранатах

1. Гранат — один из символов Армении, символизирующих изобилие, плодородие, брак. 2. Гранатовый сок не выводится, если случайно поподает на одежду. 3. Гранат — входит в официальные логотипы

Интересные факты о камне гранат

Согласно Ветхому Завету, бог, решив избавиться раз навсегда от грешного человечества, обрушил на землю небывалый потоп. Спасся только заранее предупрежденный Ной со своей семьей и небольшим зверинцем
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Камеры заднего видаКалькулятор тарифов Яндекс на таксиОсновные преимущества керамической плиткиАвтосвет, нюансы ремонта и обслуживанияЧто стоит знать туристу о Мексике?Вьетнамские дети попрыгали через мертвую змею вместо скакалкиСтруктура РишатСамостоятельные путешествия, что важно знать