Роберт Хејзен

Роберт Милер Хејзен (роден на 1 ноември 1948 година) — американски минералог и астробиолог. Тој е истражувачки научник во геофизичката лабораторија на научниот институт „Карнеги“ во Вашингтон и професор по науки за Земјата „Кларенс Робинсон“ на Универзитетот „Џорџ Мејсон“ во Соединетите Американски Држави. Хејзен е извршен директор на Опсерваторијата за длабок јаглерод.
1 Ран живот
Хејзен бил роден во Роквил Центар, Њујорк, на 1 ноември 1948 година. Неговите родители биле Пеги Хејзен (''родена'' Дороти Елен Чапин; 1918–2002) и Ден Хејзен ( ''родена'' Даниел Франсис Хејзен помладиот; 1918–2016). Раното детство го поминал во Кливленд, во близина на каменолом за фосили каде што го собрал својот прв трилобит на околу 9-годишна возраст
Семејството Хејзен се преселило во Њу Џерси, каде што наставникот на Роберт во осмо одделение, Бил Велш, го забележал интересот на Роберт за неговата колекција на минерали. Хејзен подоцна за овој период кажал: „''Тој ми даде почетна колекција од 100 примероци, водичи за минерални полиња и мимеографски упатства до Патерсон и Франклин, Њу Џерси''.“ Хејзен исто така имал ран интерес за музика, почнувајќи со пијано на 5-годишна возраст, виолина на 6 и труба на 9-годишна возраст
2 Образование
Хејзен работел на својата диплома и магистерски студии по Земјина наука на Масачусетски технолошки универзитет во 1971 година. Започнал со намера да се занимава со хемиско инженерство, но бил воодушевен од ентузијазмот на Дејвид Вонс и се префрлил на минералогија. Со Вонс како ментор, завршил магистерска теза за катјонска супституција кај триоктаедарски лискуни; неговото издавање во ''„Американ минералогист“'' било првото кое станало високо цитирано. Докторирал по минералогија и кристалографија на Универзитетот Харвард во 1975 година. Неговата теза, со Чарлс Бурнам како ментор, вклучувала учење како да се користи дифрактометар со 4 кружни кругови за да се направи кристалографија со Х-зраци под висок притисок и нејзина примена на оливин. Ова станало фокус на неговата рана кариера.
Додека бил постдокторски стипендист на НАТО на Кембричкиот универзитет во Англија, Хејзен работел со Чарлс Превит за да утврди емпириски односи за ефектот на температурата и притисокот врз меѓуатомските растојанија кај оксидите и силикатите.
3 Геофизичка лабораторија
Во 1976 година, Хејзен се приклучил на Геофизичката лабораторија на Институтот „Карнеги“ како истражувачки соработник. По краток период на мерење на оптичките својства на месечевите минерали со Питер Бел и Дејвид Мао, тој почнал да се занимава со рендгенска кристалографија со Лари Фингер. Подоцна за овој период кажал: „''Тоа беше совршена комбинација: Лари сакаше да пишува код, да гради машини и да анализира податоци; јас сакав да монтирам кристали, да ги користам дифрактометрите и да пишувам трудови''.“ Тие соработувале две децении и утврдиле околу илјада кристални структури при променливи притисоци и температури, работа соберена во нивната книга ''„Споредбена кристална хемија“'' од 1982 година.
Голем дел од работата што ја вршел Хејзен може да се класифицира како минерална физика, мешавина помеѓу геофизика и минералогија. Иако во областа имале пионерски придонеси од добитникот на Нобелова награда Перси Бриџман и неговиот студент, Френсис Берч, од почетокот до средината на 20 век, таа немала име сè до 1960-тите, а во 1970-тите некои научници станале загрижени дека е потребен поинтердисциплинарен пристап за да се разбере врската помеѓу меѓуатомските сили и својствата на минералите. Хејзен и Превит ја свикале првата конференција за минерална физика; таа се одржала од 17 до 19 октомври 1977 година во Ерли Хаус во Ворентон, Вирџинија.
3.1 Високотемпературни суперпроводници
Изладени на многу ниски температури, некои материјали доживуваат ненадеен премин каде што електричниот отпор паѓа на нула и сите магнетни полиња се исфрлаат. Овој феномен се нарекува суперспроводливост. Суперспроводниците имаат мноштво примени, вклучувајќи моќни електромагнети, брзи дигитални кола и чувствителни магнетометри, но ниските потребни температури ги прават примените потешки и поскапи. До 1980-тите, не постоеле суперспроводници над 21 K (−252,2 °C). Потоа, во 1986 година, двајца истражувачи на IBM, Георг Беднорц и Карл Александар Милер, пронашле керамички материјал со критична температура од 35 K (−238,2 °C). Ова предизвикало жестока потрага по повисоки критични температури.
Група предводена од Чу Чинг-ву на Универзитетот во Хјустон истражувала некои материјали направени од итриум, бариум, бакар и кислород (ИББО) и станале првите што добиле критична температура над точката на вриење на течниот азот. Примероците од ИББО имале мешавина од црни и зелени минерали, и иако истражувачите го знаеле просечниот состав, тие не ги знаеле составите на двете фази. Во февруари 1987 година, Чу се обратил на Мао и Хејзен, бидејќи тие можеле да го одредат составот на малите минерални зрна во карпите. На Мао и Хејзен им била потребна една недела за да ги одредат составите; црната фаза, која се покажала како суперспроводник, била YBa<sub>2</sub>Cu<sub>3</sub>O<sub>7−δ</sub>
Мао и Хејзен утврдиле дека кристалната структура на суперспроводливата фаза е слична на онаа на перовскитот, важен минерал во Земјиниот плашт. Потоа, групата на Хејзен распознала уште дванаесет високотемпературни оксидни суперспроводници, сите со перовскитни структури, и работела на органски суперспроводници.
4 Потеклото на животот
До средината на 1990-тите, Хејзен сметал дека неговото истражување достигнало „респектабилно плато“ каде што биле познати главните принципи за тоа како се компресираат кристалите. Прашањата кои ги поставувал станувале сè потесни, а одговорите ретко изненадувачки. Затоа ги променил насоките на истражување за да го проучи хемиското потекло на животот. Оваа можност се појавила кога колега од Универзитетот Џорџ Мејсон, Харолд Моровиц, сфатил дека температурата и притисокот на хидротермалниот извор може да ги променат својствата на водата, дозволувајќи хемиски реакции кои вообичаено бараат помош од ензим. Барајќи помош од Хатен Јодер, специјалист за минералогија под висок притисок, тие се обиделе да го подложат пируватот во водата на висок притисок, надевајќи се на едноставна реакција што ќе врати оксалоацетат. Наместо тоа, анализата на органскиот геохемичар, Џорџ Коди, открила дека добиле десетици илјади молекули.
Објавувањето на нивните резултати, кое се смета дека ја поддржува хипотезата за длабоките морски отвори, наишла на жестоки критики, особено од Стенли Милер и неговите колеги кои веруваат дека животот се појавил на површината. Заедно со општите критики дека органските соединенија нема да преживеат долго во услови на жежок, висок притисок, тие посочиле неколку недостатоци во експериментот. Во својата книга „''Битие“'', Хејзен признава дека Стенли Милер „''во основа бил во право''“ за експериментите, но тврди дека „''уметноста на науката не е нужно да се избегнуваат грешки; напротив, напредокот често се постигнува со правење грешки што е можно побрзо, а истовремено избегнување на истата грешка двапати''.“ Во последователната работа, групата формирала биомолекули од јаглерод диоксид и вода и катализирала формирање на аминокиселини користејќи оксиди и сулфиди на преодни метали; а различни преодни елементи катализираат различни органски реакции.
4.1 Хомохиралност
Органските молекули често се појавуваат во две форми на огледална слика, честопати наречени „десничарски“ и „левичарски“. Ова се нарекува хиралност. На пример, аминокиселината аланин се јавува во десната (D-аланин) и левата (L-аланин) форма. Живите клетки се многу селективни, избирајќи аминокиселини само во левичарска форма и шеќери во десничарска форма. Сепак, поголемиот број абиотски процеси произведуваат еднаква количина од секој од нив. Некако животот мора да ја развил оваа преференција (хомохиралност); но иако научниците предложиле неколку теории, тие немаат консензус за механизмот.
Хејзен ја истражувал можноста органските молекули да добијат хирална асиметрија кога се одгледуваат на површините на минералните кристали. Некои, како кварцот, се појавуваат во форми на огледална слика; други, како калцитот, се симетрични околу нивните средишта, но нивните површини се појавуваат во парови со спротивна хиралност. Заедно со Тим Фили, експерт за органска хемиска анализа, и Глен Гудфренд, геохемичар, Хејзен чистел големи кристали на калцит и ги потопувал во аспарагинска киселина. Тие откриле дека секоја површина на кристалот има мала предност за левичарски или десни форми на аспартат. Тие предложиле дека сличен механизам може да работи и на други аминокиселини и шеќери. Оваа работа привлекло голем интерес од фармацевтската индустрија, која треба да произведува некои од своите лекови со чиста хиралност.
5 Минерален развој
На божиќна забава во 2006 година, биофизичарот Харолд Моровиц го прашал Хејзен дали имало глинени минерали за време на Архејскиот еон. Хејзен не можел да се сети дека минералогот некогаш прашал дали даден минерал постои во даден период, и му паднало на ум дека никој никогаш не истражил како се менувала минералогијата на Земјата со текот на времето. Тој работел на ова прашање една година со својот најблизок колега, геохемичарот Димитри Сверјенски од Универзитетот Џонс Хопкинс, и некои други соработници, вклучувајќи го минералогот Роберт Даунс; петрологотот Џон Фери; и геобиологот Доминик Папино. Целиот резултат бил објавен во труд во ''„Американ минералогист“'' кој обезбедил нов историски контекст за минералогијата што го нарекле минерален развој.
Врз основа на преглед на книжевноста, Хејзен и неговите коавтори направиле проценка дека бројот на минерали во Сончевиот Систем се зголемил од околу десетина во времето на неговото формирање на над 4300 во моментов. (Од 2017 година, бројката на денешните минерали се зголемила на 5300. ). Тие предвидиле дека постоело систематско зголемување на бројот на минерални видови со текот на времето и распознале три главни периоди на промени: формирање на Сончевиот Систем и планетите; преработка на кората и плаштот и почетокот на тектониката на плочите; и појавата на животот. По првиот период, имало 250 минерали; по вториот, 1500. Останатите биле овозможени со дејството на живите организми, особено со додавањето кислород во атмосферата. По овој труд во следните неколку години следеле неколку испитувања кои се концентрирале на еден хемиски елемент истовремено и ги мапирале првите појавувања на минерали што го вклучуваат секој елемент.
6 Опсерваторија за длабок јаглерод
Хејзен и неговите колеги го започнале „ Предизвикот за јаглеродни минерали“, проект за граѓанска наука посветен на забрзување на откривањето на „исчезнати“ минерали кои содржат јаглерод.
7 Настава
Како професор на Кларенс Б. Робинсон на Универзитетот „Џорџ Мејсон“, Хејзен развил иновативни курсеви за промовирање на научната писменост и кај научниците и кај ненаучниците. Заедно со физичарот Џејмс Трефил, тој развил курс што го опишале како „ценење на науката“, наменет за ненаучници. Тој бил организиран околу вкупно 20 „Големи идеи за науката“ кои подоцна биле сведени на 18. Покрај пишувањето за своите идеи во неколку списанија, тие го претвориле курсот во книга, ''„Науката е важна: Постигнување на научна писменост“.'' Тие ги употребувале принципите за да организираат објаснувања за „огромен број општествено значајни, основни или еколошки клучни теми“. Ова било објавено со количина на однапред објавена публикација која била невообичаена за популарна научна книга, вклучувајќи статија што ја напишале за списанието ''„Њујорк тајмс Сандеј“'', пофалби од плодниот автор Исак Асимов и добитникот на Нобелова награда за физика Леон Ледерман, како и турнеја за промоција. За статија во ''„Наука''“ за книгата, тие му го дале на авторот оригиналниот список од 20 идеи и ги поканиле читателите да ги испратат своите коментари. Околу 200 читатели одговориле, генерално поддржувајќи ја идејата за таков список, додека жестоко критикувале многу од деталите, вклучувајќи го неформалниот стил и понекогаш нејасниот јазик. Особено критикувани биле броевите 1 („Универзумот е правилен и предвидлив“) и 16 („Сè на Земјата функционира во циклуси“). Хејзен и Трефил тврделе, во одбрана на точка 1, дека таа не била наменета како одбрана на детерминизмот и дека опфаќаат непредвидливи феномени како хаос; но тие исто така ги користеле одговорите за да го модифицираат списокот на идеи во последователните изданија.
Хејзен и Трефил потоа напишале три додипломски учебници: ''Науките: Интегриран пристап'' (1993), ''Физичките науки: Интегриран пристап'' (1995), и ''Физиката е важна: Вовед во концептуалната физика'' (2004). Хејзен ги искористил овие дела како основа за видео и аудио курс од 60 предавања наречен ''„Радоста на науката“''.
8 Јавен ангажман
Во 2008 година, Хејзен станал член на Комитетот на Американското здружение за унапредување на науката за јавно разбирање на науката и технологијата. Тој и неговата сопруга Марџи, забележувајќи дека е важно научниците да се ангажираат со јавноста, но дека тоа всушност не им помага да добијат постојан работен однос, предложиле нова награда, Награда за рана кариера за јавно ангажирање со науката, и основале фонд за неа. Првата награда, со парична награда од 5.000 долари, била објавена во 2010 година.
9 Почести
Хејзен е член на Американското здружение за унапредување на науката.
Американското минералошко друштво му ја доделило на Хејзен награда во 1982 година и Медалот за истакната јавна служба во 2009 година Во 2016 година, тој ја добил највисоката награда, Роблинговиот медал. Тој исто така бил истакнат предавач и е поранешен претседател на Друштвото. Минералот кој бил откриен во езерото Моно бил наречен хазенит во негова чест од Хексионг Јанг, негов поранешен студент.
Во 1986 година, Хејзен ја добил Ипатиевата наградата, која ја доделува Американското хемиско друштво како признание за „извонредна хемиска експериментална работа во областа на катализата или високиот притисок“.
За книгата ''„Музичарите“'', тој и неговата сопруга Маргарет ја добиле наградата Димс Тејлор од Американското друштво на композитори, автори и издавачи во 1989 година.
За неговите популарни и образовни научни трудови, Хејзен добил награда за научно пишување „Елизабет Вуд“ од Американското кристалографско здружение во 1998 година,
Во 2012 година, Државниот совет за високо образование на Вирџинија му ја доделил на Хејзен наградата за извонреден наставен кадар.
Хејзен одржал голем број на предавања на неколку универзитети. Тој одржал истакнато предавање на Директоратот за биолошки науки во Националната научна фондација во 2007 година, и бил прогласен за истакнат предавач на Сигма Си за периодот 2008–2010 година.
Во 2019 година, Хејзен бил назначен за член на Американскиот геофизички сојуз.
Во 2021 година, Хејзен бил награден со Медал за извонредност во минералошките науки од Меѓународното здружение за минералошки науки.
10 Семејство
Сопругата на Хејзен, Марџи ''(родена'' Маргарет Џоан Хиндл), е научен писател и историчар. Нејзиниот покоен татко, Хауард Брук Хиндл, доктор на науки (1918–2001), бил историчар кој ја проучувал улогата на материјалната култура во историјата на Соединетите Американски Држави и бил директор на Националниот музеј на американска историја од 1974 до 1978 година. Покојниот брат на Хејзен, Ден Чапин Хејзен, доктор на науки (1947–2015), бил академски истражувачки библиотекар кој бил поврзан со библиотеките на Харвард и бил особено признат за неговите достигнувања во Центарот за истражувачки библиотеки и застапувањето на збирките од Латинска Америка. Харвард го одбележал Ден Хејзен со основање две катедри во негово име. Хејзенови имаат две деца: Бенџамин Хиндл Хејзен (роден 1976 година) и Елизабет Брук Хејзен (родена 1978 година).
11 Публикации
Хејзен е автор на повеќе од 350 статии и 20 книги за наука, историја и музика.
11.1 Рецензирани статии
Хејзен има 289 рецензирани публикации кои се цитирани вкупно над 11.000 пати, за h-показател од 58. Следува избор на статии:
**********
11.2 Книги
****************