Hay más de 5, 000 especies minerales conocidas en la tierra, desde el cuarzo omnipresente hasta la tremendamente rara fingerita, que existe solo en la cima del volcán Izalco en El Salvador. Los mineralogistas han estudiado durante mucho tiempo cómo y por qué los minerales ocurren donde lo hacen. Ahora, están aplicando grandes datos a la pregunta.
contenido relacionado
- Faltan por lo menos 145 minerales que contienen carbono, y usted puede ayudar a encontrarlos
Los investigadores están utilizando la teoría de redes para comprender la forma compleja en que diferentes parámetros químicos, biológicos, físicos y geográficos determinan dónde se encuentran los minerales. La teoría de redes, la idea de que las relaciones entre las cosas se rigen por un conjunto de reglas matemáticas, a menudo se usa para observar la propagación de enfermedades infecciosas o para comprender cómo interactúan los grupos humanos (por ejemplo, organizaciones terroristas). Los investigadores esperan que les ayude a descubrir nuevos tipos de minerales, encontrar tesoros de recursos valiosos como el oro y el cobre, y comprender mejor la forma en que se formó la tierra. Se acaba de publicar un informe sobre el trabajo en la revista American Mineralogist .
"Estamos analizando los sistemas minerales de manera integral", dice Shaunna Morrison, quien dirigió la investigación junto con Robert Hazen, director ejecutivo del Observatorio Deep Carbon, una red de científicos dedicados a comprender mejor el carbono en la tierra. “Podemos explorar la relación y la retroalimentación entre muchos parámetros diferentes, y podemos obtener una idea de lo que está hecho nuestro planeta y por qué. Una vez que comience a observar cómo se producen los minerales en la superficie de la tierra, verá que se producen juntos por razones muy específicas. Puedes ver eso en las redes muy claramente ”.
Por ejemplo, el cuarzo y varias especies de feldespato comúnmente ocurren juntas (son dos de los ingredientes principales del granito) porque fueron creadas en diferentes puntos en el mismo proceso, la cristalización del magma. Una 'especie' mineral es simplemente un mineral que se puede distinguir de cualquier otro mineral por los métodos actuales.
Los investigadores están utilizando bases de datos de millones de especímenes minerales de cientos de miles de lugares de todo el mundo. Estas bases de datos contienen información sobre minerales como la composición química, la dureza, la edad, el tamaño del depósito y la ubicación donde se encontró el mineral. Han combinado esto con datos sobre la geografía circundante y el entorno geológico. El resultado es una serie de modelos que potencialmente pueden revelar patrones que de otro modo serían difíciles de ver. Estos patrones podrían dar una idea de qué minerales tienden a ocurrir juntos, y podrían mostrar qué propiedades geológicas, químicas y físicas existen cuando se encuentran minerales específicos.
Un diagrama de red para 403 minerales de carbono. Cada círculo de color representa un mineral de carbono diferente. El tamaño y el color de los círculos muestran cuán común es. (Morrison et al, cortesía de American Mineralogist). Esto podría hacer la vida mucho más fácil para los mineralogistas, quienes históricamente han realizado este tipo de trabajo mediante trabajos lentos y difíciles.
"Por ejemplo, Arizona tiene estas minas de cobre, y [los mineralogistas] estudian las formas en que estos minerales de cobre se forman de manera muy exhaustiva, haciendo mapas y análisis químicos, y pasando miles de horas estudiando estos depósitos para comprender cómo se formaron". dice Morrison, un investigador postdoctoral en la Carnegie Institution for Science. “Cuando finalmente entiendes cómo se formaron, puedes decir, 'OK, ¿dónde más podría haber sucedido esto?' Lo que significa que necesita tener una gran comprensión de la historia geológica de la tierra. Entonces vas a cavar.
Una red de 664 minerales de cobre, con cada círculo de color que representa un mineral diferente que contiene cobre. La distribución muestra patrones de distribución previamente no reconocidos (Morrison et al., Cortesía de American Mineralogist). La teoría de la red puede hacer que sea mucho más rápido y fácil encontrar las aproximadamente 1.500 especies de minerales no descubiertas en la tierra, sin hacer casi tanta investigación sobre el cuero de los zapatos. Al observar las redes entre minerales conocidos, los científicos pueden llenar los vacíos.
"Potencialmente podemos decir, 'OK, el próximo mineral de cobre probablemente tendrá esta composición y se encontrará en este lugar en la tierra'", dice Morrison.
Los investigadores ya han utilizado el análisis de datos para predecir 145 minerales “faltantes” de carbono que contienen carbono (lo que significa que contienen carbono), que deberían existir de acuerdo con modelos estadísticos, pero aún no se han descubierto. Esto llevó a la creación de un proyecto de ciencia ciudadana, el Carbon Mineral Challenge, que pide a los recolectores de minerales profesionales y aficionados que ayuden a encontrar estos minerales predichos. Los participantes pueden encontrar especímenes en la naturaleza, y también se les pide que recorran sus colecciones en busca de nuevos descubrimientos potenciales. Se han encontrado diez nuevos minerales que contienen carbono hasta ahora.
El mismo principio podría ayudar a los mineralogistas a encontrar nuevas fuentes de recursos valiosos como el oro, así como minerales raros que solo pueden existir en uno o dos lugares en la tierra. La mayoría de los lugares tienen solo unos pocos minerales, mientras que algunos pocos, como la península de Kola de Rusia, por ejemplo, son extremadamente abundantes. Los datos podrían ayudar a mostrar por qué lugares como la península de Kola tienen una cantidad tan desmesurada de minerales, y podrían predecir otros lugares en la tierra que podrían ser fuentes igualmente ricas de varios minerales valiosos.
"Creo que esto es excelente", dice Allen Glazner, profesor de ciencias geológicas de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, que no participó en la investigación. "Me recuerda cómo los químicos completaron la tabla periódica una vez que comenzaron a ver los patrones. Aunque no sabían cómo los patrones se regían por la estructura atómica, pudieron reconocer los patrones".
Morrison dice que es difícil sobreestimar la importancia de los minerales para los humanos.
"Los minerales esencialmente constituyen todo lo que usamos en nuestra sociedad que no se cultiva ni bombea fuera de la tierra, como el agua o el petróleo", dice ella. "Nuestros edificios, nuestros autos, básicamente todo lo que usamos a diario, incluso nuestros huesos están hechos de minerales".
Los patrones de cómo se producen los minerales también podrían ayudar a enseñar a usar algo sobre la vida vegetal y animal en la tierra, y más allá. Los patrones distintivos de distribución mineral en la tierra producidos por el análisis de datos pueden ser una "firma biológica", dice Morrison. Esto significa que los patrones de cómo se producen y agrupan los minerales pueden verse influenciados por el aumento de la vida vegetal y animal, ya que se cree que la vida biológica (como la presencia de microorganismos) afecta a los minerales. El análisis preliminar de la distribución de minerales en la luna y Marte no muestra estos patrones distintivos, dice Morrison, quien es miembro del equipo Mars Curiosity Rover de la NASA, identificando minerales marcianos a partir de datos de difracción de rayos X enviados de regreso a la Tierra. Pero el análisis futuro podría. Y los datos de otros planetas también podrían hacerlo.
"Si decimos esto, eso podría estar diciéndonos que hubo vida en algún momento", dice ella. “Eso podría ayudarnos a planificar la exploración espacial. Si descubrimos que hay un planeta que tiene esta gran diversidad mineral, entonces quizás sea allí a donde debemos ir ”.
