Robert Hazen - Robert Hazen

Para o político canadense, consulte Robert Leonard Hazen .
Robert Miller Hazen
Dr. Robert Hazen.jpg
c.  2015
Nascer ( 01/11/1948 )1 de novembro de 1948 (72 anos)
Rockville Center, Nova York , EUA
Educação
Cônjuge (s) Margaret Joan Hindle (m. 1969)
Crianças 2
Prêmios Medalha Roebling
Carreira científica
Campos Mineralogia , Astrobiologia
Instituições Carnegie Institution for Science , George Mason University , Deep Carbon Observatory
Tese Efeitos da temperatura e pressão na física cristalina da olivina  (1975)
Orientador de doutorado Charles Burnham
Outros conselheiros acadêmicos David Wones
Influências Larry Finger, Dimitri Sverjensky , Bob Downs
Local na rede Internet hazen .gl .ciw .edu
Notas

Robert Miller Hazen (nascido em 1 de novembro de 1948) é um mineralogista e astrobiólogo americano . Ele é um cientista pesquisador do Laboratório de Geofísica do Carnegie Institution of Washington e Clarence Robinson Professor de Ciências da Terra na George Mason University , nos Estados Unidos . Hazen é o Diretor Executivo do Deep Carbon Observatory .

Vida pregressa

Hazen nasceu em Rockville Center , Nova York, em 1 de novembro de 1948. Seus pais eram Peggy Hazen ( nascida Dorothy Ellen Chapin; 1918–2002) e Dan Hazen ( nascida Daniel Francis Hazen, Jr .; 1918–2016). Ele passou sua infância em Cleveland , perto de uma pedreira de fósseis, onde coletou seu primeiro trilobita com cerca de 9 anos.

A família Hazen mudou-se para Nova Jersey , onde o professor de 8 anos de Robert, Bill Welsh, observou o interesse de Robert em sua coleção de minerais. Hazen recordou mais tarde "Ele me deu uma coleção inicial de 100 espécimes, guias de campo mineral e direções mimeografadas para Paterson e Franklin, New Jersey." Hazen também teve um interesse precoce pela música, começando com o piano aos 5 anos, o violino aos 6 e o ​​trompete aos 9 anos.

Educação

Hazen trabalhou em seu BS e SM (Master of Science) em Ciências da Terra no Massachusetts Institute of Technology 1971. Ele começou com a intenção de entrar na engenharia química, mas foi cativado pelo entusiasmo de David Wones e se converteu à mineralogia . Com Wones como orientador, ele concluiu uma tese de mestrado sobre substituição catiônica em micas trioctaédricas ; sua publicação na American Mineralogist foi a primeira a ser muito citada. Ele completou um Ph.D. em Mineralogia e Cristalografia na Universidade de Harvard em 1975. Sua tese, com Charles Burnham como orientador, envolvia aprender como usar um difratômetro de 4 círculos para fazer cristalografia de raios X de alta pressão e aplicá-la à olivina . Isso se tornou o foco de seu início de carreira.

Enquanto era um pós-doutorado da OTAN na Universidade de Cambridge, na Inglaterra, Hazen trabalhou com Charles Prewitt para determinar as relações empíricas para o efeito da temperatura e pressão nas distâncias interatômicas em óxidos e silicatos .

Laboratório Geofísico

Em 1976, Hazen ingressou no Laboratório Geofísico da Carnegie Institution como pesquisador associado. Após um breve período medindo propriedades ópticas de minerais lunares com Peter Bell e David Mao , ele começou a fazer cristalografia de raios-X com Larry Finger. Mais tarde, ele lembrou: "Foi uma combinação feita no paraíso mineralógico: Larry adorava escrever códigos, construir máquinas e analisar dados; eu adorava montar cristais, operar difratômetros e escrever artigos". Eles colaboraram por duas décadas e determinaram cerca de mil estruturas cristalinas a pressões e temperaturas variáveis, trabalho resumido em seu livro de 1982, Química Cristal Comparativa .

Muito do trabalho que Hazen estava fazendo poderia ser classificado como física mineral , um cruzamento entre geofísica e mineralogia. Embora o campo tinha pioneira contribuições do Prêmio Nobel vencedor Percy Bridgman e um aluno dele, Francis Birch , no início até meados do século 20, não tinha um nome até os anos 1960, e na década de 1970 alguns cientistas estavam preocupados que uma abordagem mais interdisciplinar era necessária para entender a relação entre as forças interatômicas e as propriedades minerais. Hazen e Prewitt co-convocaram a primeira conferência de física mineral; foi realizada de 17 a 19 de outubro de 1977 na Airlie House em Warrenton, Virgínia .

Supercondutores de alta temperatura

Um modelo de uma célula unitária YBa 2 Cu 3 O 7 .

Resfriados a temperaturas muito baixas, alguns materiais passam por uma transição repentina onde a resistência elétrica cai a zero e quaisquer campos magnéticos são expelidos. Este fenômeno é denominado supercondutividade . Os supercondutores têm uma série de aplicações, incluindo eletroímãs poderosos , circuitos digitais rápidos e magnetômetros sensíveis , mas as temperaturas muito baixas necessárias tornam as aplicações mais difíceis e caras. Até a década de 1980, não existiam supercondutores acima de 11 K (−262,1 ° C). Então, em 1986, dois pesquisadores da IBM, Georg Bednorz e K. Alex Müller , encontraram um material cerâmico com uma temperatura crítica de 35 K (-238,2 ° C). Isso desencadeou uma busca frenética por temperaturas críticas mais altas.

Um grupo liderado por Paul Chu na Universidade de Houston explorou alguns materiais feitos de ítrio , bário , cobre e oxigênio (YCBO) e foram os primeiros a obter uma temperatura crítica acima do ponto de ebulição do nitrogênio líquido . As amostras do YCBO tinham uma mistura de minerais pretos e verdes e, embora os pesquisadores conhecessem a composição média, não conheciam as composições das duas fases. Em fevereiro de 1987, Chu recorreu a Mao e Hazen, porque eles podiam determinar a composição de pequenos grãos minerais nas rochas. Mao e Hazen levaram uma semana para determinar as composições; a fase preta, que acabou sendo o supercondutor, era YBa 2 Cu 3 O 7 − δ .

Mao e Hazen determinaram que a estrutura cristalina da fase supercondutora era como a da perovskita , um mineral importante no manto da Terra . Posteriormente, o grupo de Hazen identificou mais doze supercondutores de óxido de alta temperatura, todos com estruturas de perovskita , e trabalhou em supercondutores orgânicos .

Origens da vida

As fontes hidrotermais suportam uma grande variedade de organismos, como esses vermes tubulares gigantes próximos ao ponto quente de Galápagos , e podem ter sido onde a vida se originou.

Em meados da década de 1990, Hazen sentiu que sua pesquisa havia alcançado um "patamar respeitável", onde os princípios básicos de como os cristais se comprimem eram conhecidos. As perguntas que ele fazia eram cada vez mais estreitas e as respostas raramente surpreendiam. Então, ele mudou as direções da pesquisa para estudar as origens químicas da vida. Essa oportunidade surgiu quando um colega da George Mason University , Harold Morowitz , percebeu que a temperatura e a pressão em uma fonte hidrotérmica podem alterar as propriedades da água, permitindo reações químicas que normalmente requerem a ajuda de uma enzima . Com a ajuda de Hatten Yoder , um especialista em mineralogia de alta pressão, eles tentaram submeter o piruvato na água a alta pressão, na esperança de uma reação simples que retornasse o oxaloacetato . Em vez disso, uma análise de um geoquímico orgânico, George Cody, descobriu que eles obtiveram dezenas de milhares de moléculas.

A publicação de seus resultados, que parecia apoiar a hipótese da abertura do mar profundo , foi recebida com fortes críticas, especialmente de Stanley Miller e colegas que acreditam que a vida surgiu na superfície. Junto com a crítica geral de que os compostos orgânicos não sobreviveriam por muito tempo em condições de calor e alta pressão, eles apontaram várias falhas no experimento. Em seu livro, Genesis , Hazen reconhece que Stanley Miller "estava basicamente certo" sobre os experimentos, mas argumenta que "a arte da ciência não é necessariamente para evitar erros; em vez disso, o progresso é muitas vezes feito cometendo erros o mais rápido possível, evitando cometer o mesmo erro duas vezes. " Em trabalhos subsequentes, o grupo formou biomoléculas a partir de dióxido de carbono e água e catalisou a formação de aminoácidos usando óxidos e sulfetos de metais de transição ; e diferentes elementos de transição catalisam diferentes reações orgânicas.

Homoquiralidade

As formas espelhadas da alanina

As moléculas orgânicas freqüentemente vêm em duas formas de imagem especular, freqüentemente chamadas de "destras" e "canhotas". Essa lateralidade é chamada de quiralidade . Por exemplo, o aminoácido alanina vem em uma forma destra (D-alanina) e uma forma canhota (L-alanina). As células vivas são muito seletivas, escolhendo aminoácidos apenas na forma canhota e açúcares na forma destra. No entanto, a maioria dos processos abióticos produz uma quantidade igual de cada um. De alguma forma, a vida deve ter desenvolvido essa preferência ( homoquiralidade ); mas, embora os cientistas tenham proposto várias teorias, eles não têm consenso sobre o mecanismo.

Hazen investigou a possibilidade de que moléculas orgânicas possam adquirir uma assimetria quiral quando crescidas nas faces de cristais minerais. Alguns, como o quartzo , vêm em formas espelhadas; outros, como a calcita , são simétricos em relação aos seus centros, mas seus rostos vêm em pares com quiralidade oposta. Com Tim Filley, um especialista em análise química orgânica, e Glenn Goodfriend, um geoquímico, Hazen limpou grandes cristais de calcita e os mergulhou em ácido aspártico . Eles descobriram que cada face do cristal tinha uma pequena preferência por formas de aspartato para destros ou canhotos. Eles propuseram que um mecanismo semelhante poderia funcionar em outros aminoácidos e açúcares. Este trabalho atraiu muito interesse da indústria farmacêutica, que precisa produzir alguns de seus medicamentos com quiralidade pura.

Evolução mineral

Em uma festa de Natal em 2006, o biofísico Harold Morowitz perguntou a Hazen se havia minerais de argila durante o Éon Arqueano . Hazen não se lembrava de um mineralogista ter perguntado se um determinado mineral existia em uma determinada época, e ocorreu-lhe que ninguém jamais havia explorado como a mineralogia da Terra mudava com o tempo. Ele trabalhou nessa questão por um ano com seu colega mais próximo, o geoquímico Dimitri Sverjensky da Universidade Johns Hopkins , e alguns outros colaboradores, incluindo um mineralogista, Robert Downs; um petrologista , John Ferry; e um geobiólogo , Dominic Papineau. O resultado foi um artigo na American Mineralogist que forneceu um novo contexto histórico para a mineralogia, que eles chamaram de evolução mineral .

Com base em uma revisão da literatura, Hazen e seus co-autores estimaram que o número de minerais no Sistema Solar cresceu de cerca de uma dúzia na época de sua formação para mais de 4300 atualmente. (Em 2017, o último número cresceu para 5300.). Eles previram que houve um aumento sistemático no número de espécies minerais ao longo do tempo e identificaram três eras principais de mudança: a formação do Sistema Solar e dos planetas; o retrabalho da crosta e do manto e o início das placas tectônicas ; e a aparência de vida. Após a primeira era, havia 250 minerais; depois do segundo, 1500. O restante foi possível pela ação de organismos vivos, particularmente a adição de oxigênio à atmosfera. Este artigo foi seguido nos anos seguintes por vários estudos concentrando-se em um elemento químico por vez e mapeando as primeiras aparições de minerais envolvendo cada elemento.

Deep Carbon Observatory

Hazen e seus colegas deram início ao Carbon Mineral Challenge , um projeto de ciência cidadã dedicado a acelerar a descoberta de minerais contendo carbono "ausentes" .

Ensino

Como professor Clarence B. Robinson na George Mason University, Hazen desenvolveu cursos inovadores para promover a alfabetização científica em cientistas e não cientistas. Com o físico James Trefil , desenvolveu um curso que eles descreveram como "apreciação da ciência", voltado para não cientistas. Foi organizado em torno de um total de 20 "Grandes Idéias da Ciência", que posteriormente foram reduzidas a 18. Além de escrever sobre suas idéias em várias revistas, eles transformaram o curso em um livro, Science Matters: Achieving Scientific Literacy. Eles usaram os princípios para organizar as explicações de um "grande número de tópicos socialmente significativos, fundamentais ou ambientalmente cruciais". Este foi publicado com uma quantidade de publicidade antecipada que era incomum para um livro de ciência popular, incluindo um artigo que escreveram para a revista de domingo do New York Times , elogios do prolífico autor Isaac Asimov e do Nobel de física Leon Lederman , e um tour de publicidade. Para um artigo na Science sobre o livro, eles forneceram ao autor a lista original de 20 ideias e convidaram os leitores a enviarem seus comentários. Cerca de 200 leitores responderam, geralmente apoiando a ideia de tal lista enquanto criticavam veementemente muitos dos detalhes, incluindo um estilo informal e, às vezes, uma linguagem vaga. Particularmente criticados foram os números 1 ("O universo é regular e previsível") e 16 ("Tudo na Terra opera em ciclos"). Hazen e Trefil argumentaram, em defesa do ponto 1, que não pretendia ser uma defesa do determinismo e que cobriam fenômenos imprevisíveis como o caos ; mas também usaram as respostas para modificar a lista de ideias nas edições subsequentes.

Hazen e Trefil escreveram três livros didáticos de graduação: As Ciências: Uma Abordagem Integrada (1993), As Ciências Físicas: Uma Abordagem Integrada (1995) e Questões de Física: Uma Introdução à Física Conceitual (2004). Hazen usou isso como base para um vídeo de 60 palestras e um curso de áudio chamado The Joy of Science .

Engajamento público

Em 2008, Hazen foi um membro cessante do Comitê AAAS de Compreensão Pública da Ciência e Tecnologia. Ele e sua esposa Margee, observando que é importante que os cientistas se envolvam com o público, mas na verdade isso não os ajuda a conseguir estabilidade, propuseram um novo prêmio, o Prêmio de Carreira Inicial para Envolvimento Público com a Ciência, e estabeleceram um fundo para ele . O primeiro prêmio, com um prêmio em dinheiro de US $ 5.000, foi anunciado em 2010.

Honras

Hazen é membro da Associação Americana para o Avanço da Ciência .

A Mineralogical Society of America concedeu a Hazen o prêmio Mineralogical Society of America em 1982 e a Distinguished Public Service Medal em 2009. Em 2016, ele recebeu seu maior prêmio, a Medalha Roebling . Ele também serviu como Conferencista Distinto e é um Ex-Presidente da Sociedade. Um mineral descoberto no Lago Mono foi batizado de hazenita em sua homenagem por Hexiong Yang, um ex-aluno dele.

Em 1986, Hazen recebeu o Prêmio Ipatieff , que a American Chemical Society concede em reconhecimento ao "excelente trabalho experimental químico no campo da catálise ou alta pressão".

Pelo livro The Music Men , ele e sua esposa Margaret receberam o prêmio Deems Taylor da American Society of Composers, Authors and Publishers em 1989.

Por sua literatura científica popular e educacional, Hazen recebeu o prêmio EA Wood Science Writing Award da American Crystallographic Association em 1998,

Em 2012, o Conselho Estadual de Educação Superior da Virgínia concedeu a Hazen o prêmio Outstanding Faculty Award.

Hazen apresentou inúmeras palestras nomeadas em universidades. Ele deu uma Palestra Distinta da Diretoria de Ciências Biológicas na National Science Foundation em 2007, e foi nomeado o Professor Distinto da Sigma Xi para 2008–2010.

Em 2019, Hazen foi nomeado Fellow da American Geophysical Union.

Em 2021, Hazen foi premiado com a Medalha de Excelência em Ciências Mineralógicas da International Mineralogical Association .

Publicações

Hazen é autor de mais de 350 artigos e 20 livros sobre ciência, história e música.

Artigos de referência

Hazen tem 289 publicações arbitradas que foram citadas um total de mais de 11.000 vezes, para um índice h de 58. Segue-se uma seleção de artigos:

  • Hazen, RM; Wones, DR (1971). "O efeito da substituição catiônica nas propriedades físicas de micas trioctaédricas". Mineralogista americano . 57 : 103–129.
  • -; Burnham, CW (1973). "As estruturas cristalinas da flogopita e anita de uma camada". Mineralogista americano . 58 : 889–900.
  • - (1976). "Efeitos da temperatura e pressão na estrutura cristalina da forsterita". Mineralogista americano . 61 : 1280–1293.
  • -; Prewitt, CT (1977). Efeitos da temperatura e pressão nas distâncias interatômicas em minerais à base de oxigênio . Mineralogista americano . 62 . pp. 309–315. doi : 10.1029 / SP026p0407 . ISBN 978-0-87590-240-1.
  • -; Dedo, LW; Angel, RJ; Prewitt, CT; Ross, NL; Mao, HK; Hadidiacos, CG; Hor, PH; Meng, RL; Chu, CW (1 de maio de 1987). "Descrição cristalográfica das fases no supercondutor Y-Ba-Cu-O". Physical Review B . 35 (13): 7238–7241. Bibcode : 1987PhRvB..35.7238H . doi : 10.1103 / PhysRevB.35.7238 . PMID  9941012 .
  • -; Prewitt, CT; Angel, RJ; Ross, NL; Dedo, LW; Hadidiacos, CG; Veblen, DR; Heaney, PJ; Hor, PH; Meng, RL; Sun, YY; Wang, YQ; Xue, YY; Huang, ZJ; Gao, L .; Bechtold, J .; Chu, CW (21 de março de 1988). "Supercondutividade no sistema alto-Bi-Ca-Sr-Cu-O: Identificação de fases" . Cartas de revisão física . 60 (12): 1174–1177. Bibcode : 1988PhRvL..60.1174H . doi : 10.1103 / PhysRevLett.60.1174 . PMID  10037960 .
  • -; Dedo, LW; Angel, RJ; Prewitt, CT; Ross, NL; Hadidiacos, CG; Heaney, PJ; Veblen, DR; Sheng, ZZ; El Ali, A .; Hermann, AM (18 de abril de 1988). "Fases supercondutoras 100-K no sistema Tl-Ca-Ba-Cu-O". Cartas de revisão física . 60 (16): 1657–1660. Bibcode : 1988PhRvL..60.1657H . doi : 10.1103 / PhysRevLett.60.1657 . PMID  10038103 .
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  • -; Papineau, D .; Bleeker, W .; Downs, RT; Ferry, JM; McCoy, TJ; Sverjensky, DA; Yang, H. (1 de novembro de 2008). “Evolução mineral”. Mineralogista americano . 93 (11–12): 1693–1720. Bibcode : 2008AmMin..93.1693H . doi : 10.2138 / am.2008.2955 . S2CID  27460479 .

Livros

Família

A esposa de Hazen, Margee ( nascida Margaret Joan Hindle), é uma escritora científica e historiadora publicada. Seu falecido pai, Howard Brooke Hindle, PhD (1918–2001), foi um historiador que estudou o papel da cultura material na história dos Estados Unidos e atuou como Diretor do Museu Nacional de História Americana de 1974 a 1978. Hazen faleceu irmão, Dan Chapin Hazen, PhD (1947–2015), era um bibliotecário pesquisador acadêmico afiliado às bibliotecas de Harvard e era particularmente reconhecido por suas realizações no Center for Research Libraries e pela defesa de coleções da América Latina. Harvard homenageou Dan Hazen estabelecendo duas cadeiras em seu nome. Os Hazens têm dois filhos: Benjamin Hindle Hazen (nascido em 1976) e Elizabeth Brooke Hazen (nascido em 1978).

Referências

Leitura adicional

links externos