Роберт Хазен - Википедия - Robert Hazen

Роберт Миллер Хейзен
c. 2015
Родившийся	(1948-11-01) 1 ноября 1948 г. (возраст 72) Роквилл-центр, Нью-Йорк, НАС
Образование	Б.С. Науки о Земле, Массачусетский технологический институт, 1970 С.М. Науки о Земле, Массачусетский технологический институт, 1971 г. Кандидат наук. Минералогия и кристаллография, Гарвард, 1975
Супруг (а)	Маргарет Джоан Хиндл (м. 1969)
Дети	2
Награды	Медаль Роблинга
Научная карьера
Поля	Минералогия, Астробиология
Учреждения	Институт науки Карнеги, Университет Джорджа Мейсона, Глубокая углеродная обсерватория
Тезис	Влияние температуры и давления на кристаллофизику оливина (1975)
Докторант	Чарльз Бернхэм
Другие научные консультанты	Дэвид Вонс
Влияния	Ларри Фингер, Дмитрий Сверженский, Боб Даунс[1]
Интернет сайт	дымка.gl.ciw.edu
Примечания
[2][3]

Роберт Миллер Хейзен (родился 1 ноября 1948 г.), американец минералог и астробиолог. Он научный сотрудник Институт Карнеги Вашингтона геофизической лаборатории и Кларенс Робинсон, профессор наук о Земле в Университет Джорджа Мейсона, в Соединенные Штаты. Хейзен - исполнительный директор Глубокая углеродная обсерватория.

Ранние годы

Хазен родился в Роквилл Центр, Нью-Йорк, 1 ноября 1948 года. Его родителями были Пегги Хейзен (урожденная Дороти Эллен Чапин; 1918–2002) и Дэн Хейзен (урожденная Дэниел Фрэнсис Хейзен младший; 1918–2016).^[4][5] Раннее детство он провел в Кливленд, возле карьера окаменелостей, где он собрал свой первый трилобит в возрасте около 9 лет.^[6]

Семья Хазен переехала в Нью-Джерси, где восьмиклассный учитель Роберта Билл Уэлш заметил интерес Роберта к его коллекции минералов. Позже Хейзен вспоминал: «Он дал мне стартовую коллекцию из 100 образцов, справочники по месторождениям полезных ископаемых и мимеографические указания на Патерсон и Франклин, штат Нью-Джерси».^[1] Хейзен также рано проявил интерес к музыке, начиная с фортепиано в 5 лет, скрипки в 6 и трубы в 9 лет.^[7]

Образование

Хейзен работал над своей B.S. и С. (Магистр наук) в области наук о Земле в Массачусетский Институт Технологий 1971. Он начал с намерением заняться химическим машиностроением, но был очарован энтузиазмом Дэвида Вонса и обратился в минералогия. С Уонсом в качестве консультанта он защитил магистерскую диссертацию по катион замена в триоктаэдрические слюды; его публикация в Американский минералог был его первым, получившим высокую оценку.^[8][9] Он защитил докторскую диссертацию. в области минералогии и кристаллографии в Гарвардский университет в 1975 году. Его диссертация с Чарльзом Бернхэмом в качестве научного руководителя включала изучение того, как использовать 4-круговой круг. дифрактометр делать под высоким давлением Рентгеновская кристаллография и применяя его к оливин. Это стало целью его ранней карьеры.^[8][10][1]

В то время как научный сотрудник НАТО в Кембриджский университет в Англии Хейзен работал с Чарльзом Превиттом, чтобы определить эмпирические соотношения для влияния температуры и давления на межатомные расстояния в оксиды и силикаты.^[8][11]

Геофизическая лаборатория

В 1976 году Хейзен присоединился к геофизической лаборатории Института Карнеги в качестве научного сотрудника.^[2] После непродолжительного измерения оптических свойств лунных минералов с Питером Беллом и Давид Мао, он начал делать рентгеновскую кристаллографию с Ларри Фингером.^[8] Позже он вспоминал: «Это был союз, заключенный на небесах минералогии: Ларри любил писать код, строить машины и анализировать данные; я любил монтировать кристаллы, управлять дифрактометрами и писать статьи».^[1] Они сотрудничали в течение двух десятилетий и определили около тысячи кристаллических структур при переменных давлениях и температурах, результаты работы обобщены в их книге 1982 г. Сравнительная кристаллохимия.^[8][12]

Большую часть работы, которую делал Хазен, можно было бы классифицировать как физика минералов, помесь геофизика и минералогия. Хотя в этой области был новаторский вклад Нобелевская премия победитель Перси Бриджмен и его ученица, Фрэнсис Берч В начале-середине 20-го века он не имел названия до 1960-х годов, а в 1970-х годах некоторые ученые были обеспокоены тем, что для понимания взаимосвязи между межатомными силами и свойствами минералов необходим более междисциплинарный подход. Хейзен и Превитт были соорганизаторами первой конференции по физике минералов; он проходил 17–19 октября 1977 г. в Эрли Хаус в г. Уоррентон, Вирджиния.^[13]

Высокотемпературные сверхпроводники

Модель YBa₂Cu₃О₇ ячейка.^[14]

При охлаждении до очень низких температур некоторые материалы внезапно переходят в электрическое сопротивление падает до нуля и любой магнитные поля исключены. Это явление называется сверхпроводимость. Сверхпроводники имеют множество применений, включая мощные электромагниты, быстрый цифровые схемы и чувствительные магнитометры, но необходимые очень низкие температуры делают приложения более сложными и дорогими. До 1980-х годов сверхпроводники не существовали выше 11 К (-262,1 ° C). Затем в 1986 году два исследователя IBM, Георг Беднорц и К. Алекс Мюллер, найти керамика материал с критической температурой 35 K (-238,2 ° C). Это вызвало лихорадочные поиски более высоких критических температур.^[15]

Группа во главе с Пол Чу на Хьюстонский университет исследовал некоторые материалы из иттрий, барий, медь и кислород (YCBO) и первыми получили критическую температуру выше точки кипения жидкий азот. Образцы YCBO состояли из смеси черных и зеленых минералов, и хотя исследователи знали средний состав, они не знали составов двух фаз. В феврале 1987 года Чу обратился к Мао и Хазэню, потому что они могли определить состав мелких минеральных зерен в горных породах. Мао и Хазен потратили неделю, чтобы определить составы; черная фаза, которая оказалась сверхпроводником, была YBa₂Cu₃О_7-δ.^[16]

Мао и Хазен определили, что кристаллическая структура сверхпроводящей фазы похожа на кристаллическую структуру перовскит, важный минерал в Мантия земли.^[17] Впоследствии группа Хазена идентифицировала еще двенадцать высокотемпературных оксидных сверхпроводников, все с перовскитовые структуры, и работал над органические сверхпроводники.^[18]

Истоки жизни

Гидротермальные источники поддерживают множество организмов, таких как эти гигантские трубчатые черви недалеко от Горячая точка Галапагосских островов, и, возможно, там зародилась жизнь.

К середине 1990-х Хейзен почувствовал, что его исследования достигли «респектабельного плато», когда были известны основные принципы сжатия кристаллов. Вопросы, которые он задавал, становились все более узкими, а ответы редко удивляли. Поэтому он изменил направление исследований, чтобы изучить химическое происхождение жизни.^[19] Такая возможность появилась, когда коллега из Университет Джорджа Мейсона, Гарольд Моровиц, понял, что температура и давление на гидротермальный источник может изменить свойства воды, допуская химические реакции, которые обычно требуют помощи фермент. Заручившись помощью Хаттен Йодер, специалист по минералогии высокого давления, они попытались подвергнуть пируват в воде до высокого давления, надеясь на простую реакцию, которая вернется оксалоацетат. Вместо этого анализ, проведенный геохимиком-органиком Джорджем Коди, показал, что они получили десятки тысяч молекул.^[20]

Публикация их результатов, которые, казалось, поддержали гипотеза глубоководных источников,^[21] встретил резкую критику, особенно со стороны Стэнли Миллер и коллеги, которые считают, что жизнь возникла на поверхности. Наряду с общей критикой того, что органические соединения не выдержат долго в условиях высокой температуры и высокого давления, они указали на несколько недостатков эксперимента. В своей книге БытиеХейзен признает, что Стэнли Миллер «в основном был прав» насчет экспериментов, но утверждает, что «научное искусство не обязательно заключается в том, чтобы избегать ошибок; скорее, прогресс часто достигается за счет совершения ошибок как можно быстрее, избегая при этом того же. ошибка дважды ".^[22] В последующей работе группа сформировала биомолекулы из углекислого газа и воды и катализировала образование аминокислот с использованием оксидов и сульфидов переходные металлы; и разные переходные элементы катализируют разные органические реакции.^[18][1]

Гомохиральность

Зеркальные формы аланина

Органические молекулы часто бывают двух видов зеркального отображения, часто называемых «правосторонними» и «левосторонними». Эта ручность называется хиральность. Например, аминокислота аланин имеет правую (D-аланин) и левую (L-аланин) формы. Живые клетки очень избирательны, выбирая аминокислоты только в левосторонней форме и сахара в правосторонней форме.^[23] Однако большинство абиотических процессов производят одинаковое количество каждого из них. Каким-то образом жизнь должна была выработать это предпочтение (гомохиральность ); но хотя ученые предложили несколько теорий, они не пришли к единому мнению о механизме.^[24]

Хазен исследовал возможность того, что органические молекулы могут приобретать хиральную асимметрию при выращивании на гранях минеральных кристаллов. Некоторые, как кварц, бывают в зеркальных формах; другие, как кальцит, симметричны относительно своих центров, но их грани попадают в пары с противоположной хиральностью.^[25] Вместе с Тимом Филли, экспертом по органическому химическому анализу, и Гленном Гудфрендом, геохимиком, Хейзен очистил большой кальцит кристаллы и окунули их в аспарагиновая кислота. Они обнаружили, что каждая грань кристалла отдавала небольшое предпочтение левым или правым формам аспартата. Они предположили, что аналогичный механизм может работать и с другими аминокислотами и сахарами.^[26] Эта работа вызвала большой интерес со стороны фармацевтической промышленности, которой необходимо производить некоторые из своих лекарств с чистой хиральностью.^[8]

Минеральная эволюция

На рождественской вечеринке в 2006 году биофизик Гарольд Моровиц спросил Хазена, были ли глинистые минералы во время Архейский Eon. Хазен не мог припомнить, чтобы минералог когда-либо спрашивал, существовал ли данный минерал в данную эпоху,^[27][28] и ему пришло в голову, что никто никогда не исследовал, как минералогия Земли меняется с течением времени. Он год работал над этим вопросом со своим ближайшим коллегой, геохимиком. Дмитрий Сверженский в Университет Джона Хопкинса, и некоторые другие сотрудники, включая минералога Роберта Даунса; а петролог, Джон Ферри; и геобиолог, Доминик Папино. В результате появилась статья в Американский минералог это обеспечило новый исторический контекст минералогии, которую они назвали эволюция минералов.^[29]

Основываясь на обзоре литературы, Хазен и его соавторы подсчитали, что количество минералов в Солнечная система выросла с дюжины на момент ее создания до более чем 4300 в настоящее время. (По состоянию на 2017 год это число выросло до 5300.^[30]). Они предсказали систематический рост количества минеральных видов с течением времени и определили три основные эпохи изменений: формирование Солнечной системы и планет; переработка коры и мантии и начало тектоника плит; и появление жизни. После первой эры было 250 минералов; после второго - 1500. Остальное стало возможным благодаря действию живых организмов, в частности, добавлению кислорода в атмосферу.^{[31][32][33][34][35]} За этой статьей в течение следующих нескольких лет последовало несколько исследований, посвященных одному химическому элементу за раз и составлению схемы первых проявлений минералов с участием каждого элемента.^[36]

Глубокая углеродная обсерватория

Хазен и его коллеги начали Углеродные минералы, гражданский научный проект, посвященный ускорению открытия "отсутствующих" углеродсодержащих минералы.^[37]

Обучение

Как профессор Кларенса Б. Робинсона в Университете Джорджа Мейсона, Хейзен разработала инновационные курсы для продвижения научная грамотность как у ученых, так и у не ученых.^[38] С физиком Джеймс Трефил, он разработал курс, который они назвали «признанием науки», предназначенный для не ученых. Он был организован вокруг 20 «Великих научных идей», которые позже были сокращены до 18.^[39][40] Помимо того, что они написали о своих идеях в нескольких журналах, они превратили курс в книгу, Наука имеет значение: достижение научной грамотности. Они использовали эти принципы для организации объяснений «огромного количества социально значимых, фундаментальных или экологически важных тем».^[41] Это было опубликовано с большой рекламой, что было необычно для научно-популярной книги, включая статью, которую они написали для Воскресный журнал New York Times,^[42] похвала от таких знаменитостей, как Айзек Азимов лауреат Нобелевской премии по физике Леон Ледерман, и рекламный тур.^[41] Для статьи в Наука Что касается книги, они предоставили автору оригинальный список из 20 идей и предложили читателям присылать свои комментарии.^[39] Около 200 читателей откликнулись, в целом поддерживая идею такого списка, но яростно критиковав многие детали, включая неформальный стиль и иногда расплывчатые формулировки. Особой критике подверглись числа 1 («Вселенная регулярна и предсказуема») и 16 («Все на Земле действует циклично»).^[43] Хейзен и Трефил утверждали, защищая пункт 1, что он не был предназначен для защиты детерминизма и что они охватывают непредсказуемые явления, такие как хаос;^[43] но они также использовали ответы, чтобы изменить список идей в последующих изданиях.

Хазен и Трефил написали три учебника для студентов: Науки: комплексный подход (1993),^[44] Физические науки: комплексный подход (1995),^[45] и Физика имеет значение: введение в концептуальную физику (2004).^[46] Хейзен использовал их как основу для видео- и аудиокурса из 60 лекций под названием Радость науки.^[47][38]

Общественное участие

В 2008 году Хазен был уходящим членом комитета AAAS по общественному пониманию науки и технологий. Он и его жена Марджи, отметив, что для ученых важно взаимодействовать с общественностью, но на самом деле это не помогает им получить должность, предложили новую награду - Премию за раннюю карьеру за участие общественности в науке и учредили для этого фонд. .^[48] Первая награда с денежным призом в размере 5000 долларов была объявлена ​​в 2010 году.^[49]

Почести

Хейзен является членом Американская ассоциация развития науки.

В Минералогическое общество Америки вручил Хазену премию Минералогического общества Америки в 1982 году и медаль за выдающиеся заслуги перед обществом в 2009 году.^[38][50] В 2016 году он получил высшую награду - Медаль Роблинга.^[8][1] Он также был заслуженным лектором и бывшим президентом Общества. Минерал, обнаруженный в Mono Lake был назван хазенит в его честь Хексюн Ян, его бывший ученик.^[34]

В 1986 году Хейзен получил Ипатьевская премия, который Американское химическое общество награды за «выдающиеся химические экспериментальные работы в области катализа или высокого давления».^[51]

Для книги Музыканты, он и его жена Маргарет получили Премия Димса Тейлора от Американское общество композиторов, авторов и издателей в 1989 г.^[52]

За свои научно-популярные и просветительские работы Хазен получил премию E.A. Дерево Премия Science Writing от Американская кристаллографическая ассоциация в 1998 г.,^[53]

В 2012 году Государственный совет высшего образования Вирджинии вручил Хейзен награду за выдающиеся способности.^[54]

Хейзен представил множество названные лекции в университетах. Он прочел выдающуюся лекцию Директората биологических наук в Национальный фонд науки в 2007,^[55] и был назван Сигма Си Заслуженный преподаватель 2008–2010 гг.^[56][57]

В 2019 году Хазен был назван членом Американского геофизического союза.^[58]

Публикации

Хазен является автором более 350 статей и 20 книг по науке, истории и музыке.

Рецензируемые статьи

У Хазена 289 рецензируемых публикаций, которые были процитированы в общей сложности более 11 000 раз, для индекса Хирша, равного 58. Ниже приводится подборка статей:

• Hazen, R.M .; Вонс, Д. Р. (1971). «Влияние катионного замещения на физические свойства триоктаэдрических слюд». Американский минералог. 57: 103–129.
• -; Бернхэм, C.W. (1973). «Кристаллические структуры однослойных флогопита и аннита». Американский минералог. 58: 889–900.
• - (1976). «Влияние температуры и давления на кристаллическую структуру форстерита». Американский минералог. 61: 1280–1293.
• -; Prewitt, C. T. (1977). Влияние температуры и давления на межатомные расстояния в минералах на основе кислорода. Американский минералог. 62. С. 309–315. Дои:10.1029 / SP026p0407. ISBN  978-0-87590-240-1.
• -; Finger, L.W .; Angel, R.J .; Prewitt, C.T .; Росс, Н. Л .; Mao, H.K .; Hadidiacos, C.G .; Hor, P.H .; Meng, R. L .; Чу, К. В. (1 мая 1987 г.). «Кристаллографическое описание фаз в сверхпроводнике Y-Ba-Cu-O». Физический обзор B. 35 (13): 7238–7241. Bibcode:1987PhRvB..35.7238H. Дои:10.1103 / PhysRevB.35.7238. PMID  9941012.
• -; Prewitt, C.T .; Angel, R.J .; Росс, Н. Л .; Finger, L.W .; Hadidiacos, C.G .; Веблен, Д. Р .; Хини, П. Дж .; Hor, P.H .; Meng, R. L .; Sun, Y. Y .; Wang, Y. Q .; Xue, Y. Y .; Huang, Z. J .; Gao, L .; Bechtold, J .; Чу, К. У. (21 марта 1988 г.). «Сверхпроводимость в системе с высоким содержанием Bi-Ca-Sr-Cu-O: идентификация фаз». Письма с физическими проверками. 60 (12): 1174–1177. Bibcode:1988PhRvL..60.1174H. Дои:10.1103 / PhysRevLett.60.1174. PMID  10037960.
• -; Finger, L.W .; Angel, R.J .; Prewitt, C.T .; Росс, Н. Л .; Hadidiacos, C.G .; Хини, П. Дж .; Веблен, Д. Р .; Sheng, Z. Z .; Эль Али, А .; Германн, А. М. (18 апреля 1988 г.). «Сверхпроводящие фазы 100 К в системе Tl-Ca-Ba-Cu-O». Письма с физическими проверками. 60 (16): 1657–1660. Bibcode:1988ПхРвЛ..60.1657Н. Дои:10.1103 / PhysRevLett.60.1657. PMID  10038103.
• -; Filley, T. R .; Добрый друг, Г. А. (1 мая 2001 г.). «Селективная адсорбция L- и D-аминокислот на кальците: последствия для биохимической гомохиральности». Труды Национальной академии наук. 98 (10): 5487–5490. Bibcode:2001PNAS ... 98.5487H. Дои:10.1073 / pnas.101085998. ЧВК  33239. PMID  11331767.
• -; Шолл, Дэвид С. (июнь 2003 г.). «Хиральный отбор на неорганических кристаллических поверхностях». Материалы Природы. 2 (6): 367–374. Bibcode:2003НатМа ... 2..367ч. Дои:10.1038 / nmat879. PMID  12776102.
• -; Papineau, D .; Bleeker, W .; Даунс, Р. Т .; Ferry, J.M .; Маккой, Т. Дж .; Сверженский, Д. А .; Ян, Х. (1 ноября 2008 г.). «Минеральная эволюция». Американский минералог. 93 (11–12): 1693–1720. Bibcode:2008AmMin..93,1693H. Дои:10.2138 / am.2008.2955.

Книги

• Хазен, Роберт М. (1979). Геология Северной Америки: Ранние сочинения. Контрольные работы по геологии. 51. Страудсбург, Пенсильвания: Дауден, Хатчинсон и Росс. ISBN  978-0879333454.
• -; Палец, Ларри В. (1982). Сравнительная кристаллохимия: температура, давление, состав и изменение кристаллической структуры. Чичестер: Вайли. ISBN  978-0471102687.
• Хейзен, Маргарет Хиндл; Хазен, Роберт М. (1985). Неисчерпаемое богатство: история горнодобывающей промышленности Америки до 1850 года. Нью-Йорк: Ван Ностранд Рейнхольд. ISBN  978-0442235109.
• Хазен, Роберт М. (1988). Прорыв: гонка за сверхпроводником. Нью-Йорк: Книги Саммита. ISBN  978-0671658298.
• Хейзен, Маргарет Хиндл; Хейзен, Роберт М. (1987). Музыканты: иллюстрированная история духовых оркестров Америки, 1800–1920 гг.. Вашингтон, округ Колумбия: Smithsonian Institution Press. ISBN  978-0874745467.
• Hazen, Роберт М .; Трефил, Джеймс (1991). Наука имеет значение: достижение научной грамотности. Нью-Йорк: Doubleday. ISBN  978-0385247962.^{[43][41][39][40]}
• Хейзен, Маргарет Хиндл; Хазен, Роберт М. (1992). Хранители пламени: роль огня в американской культуре, 1775–1925 гг.. Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета. ISBN  978-0691048093.
• Хазен, Роберт М. (1993). Новые алхимики: преодолевая преграды высокого давления. Нью-Йорк: Times Books. ISBN  978-0812922752.
• —; Джеймс, Трефил (1996). Физические науки: комплексный подход. Нью-Йорк: Вили. ISBN  978-0471154402.
• — (1997). Почему черные дыры не черные? : вопросы без ответов на переднем крае науки. Нью-Йорк: якорные книги. ISBN  978-0385480147.
• — (1999). Создатели бриллиантов (Пересмотренная ред.). Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-0521654746.
• Джеймс, Трефил; Хейзен, Роберт М. (2004). Физика имеет значение: введение в концептуальную физику. Дж. Вили. ISBN  978-0471150589.
• Хейзен, Роберт М. (2007). Бытие: научные поиски истоков жизни. Вашингтон, округ Колумбия: Джозеф Генри. ISBN  978-0309133463.
• — (2013). История Земли: первые 4,5 миллиарда лет от звездной пыли до живой планеты. Нью-Йорк: Книги Пингвинов. ISBN  978-0143123644.
• — (2019). Симфония до мажор: углерод и эволюция (почти) всего. Нью-Йорк: W. W. Norton & Company. ISBN  978-0393609431.

Семья

Жена Хазена, Марджи (урожденная Маргарет Джоан Хиндл) - научный писатель и историк.^[59] Ее покойный отец, Говард Брук Хиндл, доктор философии (1918–2001), был историком, изучавшим роль материальная культура в истории Соединенных Штатов и занимал пост директора Национальный музей американской истории с 1974 по 1978 гг.^[60] Покойный брат Хазена, Дэн Чапин Хазен, доктор философии (1947–2015 гг.), Был научным сотрудником библиотек, связанных с библиотеками в Гарвард, и был особенно признан за его достижения в Центр научных библиотек и пропаганда коллекций из Латинской Америки. Гарвард увековечил память Дэна Хейзена, установив два стулья на его имя.^[61]У Хазенов двое детей: Бенджамин Хиндл Хейзен (1976 г.р.) и Элизабет Брук Хейзен (1978 г.р.).^[2]

Рекомендации

дальнейшее чтение

внешняя ссылка

• "О". Карнеги Сайенс. Геофизическая лаборатория. Получено 12 февраля 2018.
• Минералы и происхождение жизни (Роберт Хейзен, НАСА ) (видео, 60м, апрель 2014).
• Радость науки (видеокурс) (2001); Путеводитель (PDF)