2006 年 12 月的一个晚上，罗伯特·哈曾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：“冥古宙有黏土矿物吗？”
这个问题来自一个重要的地方。科学家们称冥古宙为地球历史的第一个篇章——从我们星球形成到大约 40 亿年前那个火热而神话般的时代。而黏土矿物，如今遍布世界各地的土壤中，在关于生命起源的许多理论中起着关键作用。
但根据位于华盛顿特区卡内基科学研究所的矿物学家哈曾的说法，在十几二十年前，他的领域还没有能力研究这个问题。
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现在，他希望这种情况能够改变，这要归功于一个新的矿物编目系统，该系统考虑了矿物的形成方式和时间。这在其今天发表在《美国矿物学家》杂志上的两篇论文中得到了描述。（这项研究很可能将引领其他 70 多项研究。）
“我认为这让我们有机会回答几乎无限的问题，”卡内基研究所的地球科学家、论文作者之一肖娜·莫里森说。
传统上，矿物学家通过矿物的化学成分（矿物中含有哪些原子？）和结构（如果你放大，你会看到这些原子是如何排列的？）来对晶体化合物进行分类。
“矿物学家思考他们领域的方式是：每种矿物都是一种理想化的化学成分和晶体结构，”也是论文作者之一的哈曾说。“这就是我们定义‘矿物种’的方式。”
国际矿物学协会 (IMA)，该研究领域的全球大会，定义了大约 5,800 种已列出的矿物种：从黄铁矿和钻石到羟基硅硼钠石-(K) 和铁氟闪石-氟代-勒氏石。这是科学家们历经几个世纪才收集起来的集合。
这种方案非常适合识别矿物本身，但它并没有说明地质神器是如何形成的。例如，黄铁矿可以追溯到从热水和火山到陨石和人类制造的矿井火灾等任何事物。没有这些额外知识，如果你找到黄铁矿，你就不知道它试图告诉你什么故事。其他矿物是在闪电的极端条件下形成的，或者直接来自地球生命，例如在骨头或鸟粪中。有一些矿物是由于早期细菌泵入地球古老大气中的氧气而产生的。
哈曾和莫里森想创建一个更高级的目录，将物质与其历史联系起来。“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来判断矿物是在哪里、何时以及如何形成的。他们可能会查看微量元素，这些是矿物从周围环境中吸收的额外的化学和生物物质。他们可能会查看矿物中不同放射性同位素的比例，这类似于碳定年法，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，已经氧化或生锈的样本外观可能会改变。
利用数据科学方法——如今生物学家常用这些方法来分析基因组，社会学家用这些方法来寻找社交网络中的人群——莫里森能够关联这些因素，并找出各种矿物的形成历史。她的团队花了 15 年时间搜遍了全球数千种矿物，并将它们标记为 57 种不同的形成环境之一，范围从早于地球存在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 种矿物变成了莫里森和哈曾称之为“矿物类”的 10,500 多种。一种矿物如果以多种不同的方式形成，就可以有多种“类”。
以钻石为例。从化学上讲，它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。但新的目录列出了它的九种不同类型：在地球地幔中被烘烤和压制的钻石，从陨石撞击中沉淀出的钻石，生命存在之前来自富碳恒星的钻石，等等。
在莫里森和哈曾修订的指南中，大约六分之五的 IMA 矿物只有一种或两种“类”。但有九种矿物实际上分成了 15 种“类”。目录中没有哪种矿物的“类”像黄铁矿那样多：21 种。
在创建这个方案时，哈曾和莫里森（他们两人也是《好奇号》火星探测器团队的成员）的目光远远超出了地球。如果你在另一个星球上发现了一种矿物，并且你知道它的形成地点，你就可以快速了解那个星球在古代曾经拥有什么样的环境。例如，如果你的矿物属于起源于与水接触的 80% 的“类”，那么你可能就有了一个早已干涸的海洋的证据。
如果你的矿物属于源自生物过程的三分之一“类”，那么它可能是早已消失的地球外生命的线索。
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法国里尔大学的矿物学家帕特里克·科迪尔在一份声明中说：“一种看待矿物的新方式出现了。矿物变成了见证者，物质悠久历史的标记。”
“你可以触摸一种已有数亿年或数十亿年历史的矿物。你可以触摸一颗 45.67 亿年的陨石，”哈曾说。“这是我们太阳系早期历史的唯一有形证据。”
