Špilja kristala Naica

Gips obično raste u sitnim iglicama i pločicama. U Naici su pojedinačni kristali narasli veći od autobusa. Zagonetka nije samo u veličini, nego i u tome koliko je vremena, i u kakvim uvjetima, za to bilo potrebno.

Rudnik i dvorana

Naica je rudnik olova, srebra i cinka u pustinjskom dijelu države Chihuahua. Da bi se do rude moglo doći, iz rudnika se neprekidno crpila podzemna voda. Kad bi razina vode pala, otkrivale bi se prostorije koje su dotad bile pod vodom.

Godine 2000. tako je otkrivena Špilja kristala, oko 290 metara ispod površine. Stručni pregled kristalizacije iz Naice opisuje kristale gipsa koji u nekim slučajevima prelaze jedanaest metara duljine i metar debljine, a Špilja mačeva, oko 120 metara ispod površine, ima manje kristale. Zrak u dvoranama bio je vruć i vlažan, pa su istraživači u njima mogli raditi samo kratko, i to u zaštitnoj opremi.

Kako kristal naraste tako velik

Gips je hidratizirani kalcijev sulfat. Pri višim temperaturama stabilniji je anhidrit, mineral bez vode, a granica je oko 58 °C. Voda u Naici bila je zasićena sulfatom i dugo se zadržala malo ispod te granice, pa je gips mogao rasti, ali vrlo polako.

Rad objavljen 2011. u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences polazi od pretpostavke da kristali nastaju mehanizmom samohranjenja: anhidrit se otapa, a otopljeni sulfat taloži se kao gips na kristalima koji već rastu. Autori su u laboratoriju mjerili rast plohe gipsa iz današnje vode iz Naice. Pri 55 °C izmjerili su brzinu od 1,4 ± 0,2 × 10⁻⁵ nanometara u sekundi, koju opisuju kao najsporiju izravno izmjerenu brzinu normalnog rasta bilo kojeg kristala. Pri 50 °C nisu zabilježili ni rast ni otapanje. Zaključili su da su divovski kristali rasli između 58 °C i današnje temperature vode.

Rad iz 2013. u časopisu Geology to je provjerio na samim kristalima. Skupina je ultrakratkim laserskim impulsima u tekućim uključcima izazvala mjehuriće i izmjerila temperature rasta: oko 54,5 ± 2 °C u Špilji kristala i oko 47 ± 1,5 °C u Špilji mačeva. Autori zaključuju da su na broj i veličinu kristala utjecale temperature, što se slaže s ranijom hipotezom.

Kristali koji čuvaju život?

Penelope Boston, tada ravnateljica Instituta za astrobiologiju američke svemirske agencije NASA, 17. veljače 2017. na skupu Američkog udruženja za napredak znanosti objavila je da su u tekućim uključcima unutar kristala pronađeni mikroorganizmi. Prema novinskom izvještaju, skupina je osam godina proučavala mikrobe, ponovno ih uzgojila u laboratoriju i utvrdila da nisu bliski ni jednom poznatom rodu. Procijenila je da su u kristalima mogli biti zatvoreni od deset do pedeset tisuća godina, a da su neko vrijeme, ili cijelo vrijeme, mogli biti u mirovanju.

Starost nije izmjerena izravno, nego procijenjena iz položaja mikroba u kristalu i poznate brzine rasta. Rezultati u to vrijeme još nisu bili objavljeni. Skupina tvrdi da se pronađeni mikrobi razlikuju od onih izvan kristala, što smatra argumentom protiv onečišćenja.

Dokazi za i protiv

Kristali su rasli samohranjenjem pri gotovo stalnoj temperaturi

• U prilog: Laboratorijska mjerenja iz 2011. pokazuju da gips iz današnje vode iz Naice raste ultrasporo i da pri 50 °C ne raste ni ne otapa se, pa je raspon rasta uzak, između 58 °C i današnje temperature vode.
• U prilog: Temperature izmjerene na uključcima 2013., oko 54,5 °C u Špilji kristala, nalaze se unutar tog raspona.
• Protiv: Vrijeme rasta, stotine tisuća godina, procjena je izvedena iz brzina izmjerenih u laboratoriju, a ne izravno izmjerena vrijednost.
• Protiv: Rad iz 2011. opisuje mehanizam kao hipotezu, jer se proces odvijao tako blizu ravnoteže da se ne može promatrati izravno.

Temperatura je odredila broj i veličinu kristala

• U prilog: U toplijoj Špilji kristala nastali su kristali koji su narasli najviše, a u hladnijoj Špilji mačeva manji, a to odgovara izmjerenim temperaturama od oko 54,5 °C i oko 47 °C.
• U prilog: Autori rada iz 2013. zaključuju da ti rezultati podupiru ranije pretpostavljenu ulogu temperature.
• Protiv: Temperature su određene posrednom metodom, pa imaju pogrešku od nekoliko stupnjeva.
• Protiv: Razlika između dviju špilja ne mora ovisiti samo o temperaturi; u radu se ona izdvaja kao najvjerojatniji, ali ne i jedini utjecaj.

Mikrobi u kristalima doista su stari desetke tisuća godina

• U prilog: Skupina tvrdi da se mikrobi razlikuju od onih izvan kristala, što bi isključivalo onečišćenje.
• U prilog: Mikrobi su se u laboratoriju ponovno razmnožili, pa su bili sposobni preživjeti u mirovanju.
• Protiv: U vrijeme objave rezultati nisu bili objavljeni ni recenzirani.
• Protiv: Starost nije izravno izmjerena, nego izvedena iz brzine rasta kristala.

Što je s dvoranom danas

Špilje su bile dostupne samo dok su crpke držale razinu vode niskom. Kad je crpljenje prestalo, 2015. godine ponovno su poplavljene. Kristali su opet pod vodom, a istraživači do njih ne mogu doći ni uzeti nove uzorke.