Yellowstone Kalderası'nın gayzerleri ve kaplıcalarının derinliklerinde
dünyanın mantosundaki sıcak nokta tarafından üretilen magma ocağı yatar.
Magma yeryüzüne doğru hareket ettikçe
genç volkanik kayalar oluşturmak için kristalleşir.
Bu kayaların ısısı, yer altı suyunu yeryüzüne doğru hareket ettirir.
Su soğudukça iyonlar,
oksijen ve silikondan kuvars kristalleri,
potasyum, alüminyum, silikon ve oksijenden feldspat,
kurşun ve kükürtten galenit, mineral kristaller olarak yağarlar.
Bu kristallerin çoğunun belirli şekilleri vardır—
mesela bu sivri kuvars şelalesi veya bu galenit küpü yığını.
Peki defalarca bu şekillere dönüşmelerine ne sebep olur?
Cevabın bir kısmı atomlarında saklı.
Kristallerin atomları hayli düzenli, yinelenen bir kalıptan oluşur.
Bu kalıp, bir kristalin tanımlayıcı özelliğidir
ve minerallerle sınırlı değildir—
kum, buz, şeker, çikolata, seramikler, metaller, DNA,
ve bazı sıvıların bile kristalli yapıları vardır.
Her kristalli maddenin atomik düzenlemesi
altı farklı aileden birine denk düşer:
kübik, dörtgen, ortofobik, monoklinik, triklinik ve altıgensel.
Uygun şartlar altında
kristaller, atomlarının düzenlemesini yansıtan
geometrik şekillere dönüşürler.
Örneğin, kurşun ve kükürt atomlarından oluşan kübik yapıdaki galenit.
Nispeten büyük kurşun atomları,
üç boyutlu ve birbirlerine 90 derece olarak düzenlenmişken
nispeten küçük kükürt atomları, aralarına düzgünce sığar.
Kristal büyüdükçe kurşun bu yerlere bağlanacak iken
bu gibi yerler kükürt atomlarını çekerler.
Neticede bağlanmış atomların ağını tamamlayacaktırlar.
Bu, galenitin kristalli yapısının 90 derecelik ağ modelinin
kristalin görünür biçiminde yansıtıldığı anlamına gelir.
Aynı zamanda kuvars altıgen kristalli yapıya sahiptir.
Bu, bir yassıda atomlarının altıgenlerle düzenlendiği anlamına gelir.
Üç boyutlularda, bu altıgenler bir silikon ve dört oksijen atomlarından—
meydana gelen, birbirine kenetli piramitlerden oluşurlar.
Yani, kuvars kristalinin imza şekli
sivri uçları olan altı yönlü bir sütundur.
Çevresel koşullara bağlı olarak
çoğu kristalin birçok geometrik şekli oluşturma potansiyeli vardır.
Örneğin, yerkürenin mantosunun derininde oluşan elmaslar,
kübik kristalli bir yapıya sahiptir ve küp ya da sekizyüzlü haline gelebilirler.
Bu da belli bir elmasın ne hale geleceğini
oluştuğu yerdeki basınç, ısı ve kimyasal çevre faktörlerine
bağlı olarak şekillendirir.
Mantodaki oluşma durumlarını doğrudan gözlemleyemesek de
laboratuvar deneyleri
elmasların düşük ısılarda küplere, yüksek ısılarda sekizyüzlülere dönüşmeye
meyilli olduğu gibi bazı kanıtlar göstermekte.
Eser miktarda su, silikon, germanyum ya da magnezyum da
ayrıca elmasın şeklini etkileyebilir.
Elmaslar, doğal olarak mücevherlerde bulunan şekillere dönüşmezler—
bu elmaslar vitrin pırıltısı ve berraklığına göre kesilmiştirler.
Çevresel koşullar da kristallerin oluşup oluşmayacağını etkiler.
Cam, erimiş kuvars kumlarından oluşur
ama kristalli değildir.
Çünkü cam nispeten daha hızlı soğur
ve atomların kendilerini kuvars kristalinin sıralı yapısında
düzenleyecek vakitleri yoktur.
Yerine, atomların erimiş camdaki rastgele düzenlemeleri
soğumada kilitli kalır.
Çoğu kristalin geometrik şekli yoktur
çünkü diğer kristallere aşırı derecede yakın yerlerde oluşurlar.
Granit gibi taşlar kristallerle doludur
ama hiçbirinin tanınmış şekli yoktur.
Magma soğudukça ve sertleştikçe
içerisindeki çoğu mineral aynı zamanda kristalleşir ve hızla alanları tükenir.
Turkuaz gibi belirli kristaller,
çoğu çevresel koşulda yeterli boşluk verilse de
görülebilir geometrik şekillere dönüşmezler.
Her kristalin atomik yapısı eşsiz özelliklere sahiptir
ve bunların insanların duygusal ihtiyaçlarında bir etkisi olmasa da
malzeme bilimi ve tıpta güçlü uygulamaları vardır.