Na zemlji postoji više od 5000 poznatih mineralnih vrsta, od sveprisutnog kvarca do nevjerojatno rijetkog prsta, koji postoji samo na vrhu vulkana Izalco u El Salvadoru. Mineralozi su dugo proučavali kako i zašto se minerali pojavljuju tamo gdje rade. Sada primjenjuju velike podatke.
Povezani sadržaj
- Nestaje nam najmanje 145 minerala koji sadrže ugljik, a možete im pomoći u pronalaženju
Istraživači koriste mrežnu teoriju da bi složili način na koji različiti kemijski, biološki, fizički i geografski parametri određuju gdje se minerali pojavljuju. Teorija mreže - ideja da se odnosima između stvari upravlja skupom matematičkih pravila - često se koristi za sagledavanje širenja zaraznih bolesti ili za razumijevanje interakcije ljudskih skupina (na primjer, terorističkih organizacija). Istraživači se nadaju da će im to pomoći da otkriju nove vrste minerala, pronađu zalihe vrijednih resursa poput zlata i bakra i bolje razumiju način na koji je nastala zemlja. Izvještaj o radu upravo je objavljen u časopisu American Mineralogist .
"Na mineralne sustave gledamo holistički", kaže Shaunna Morrison, koja je vodila istraživanje zajedno s Robertom Hazenom, izvršnim direktorom Deep Carbon Observatory, mreže znanstvenika posvećenih boljem razumijevanju ugljika na zemlji. "Možemo istražiti odnos i povratne informacije između različitih parametara i možemo dobiti sliku od čega se sastoji naš planet i zašto. Jednom kada počnete gledati kako se minerali javljaju na zemljinoj površini, vidjet ćete da se zajedno pojavljuju iz vrlo specifičnih razloga. To možete vidjeti u mrežama vrlo izrazito. "
Na primjer, kvarc i razne vrste feldspar obično se pojavljuju zajedno (oni su dva glavna sastojka u granitu), jer su nastali na različitim točkama u istom procesu, kristalizaciji magme. Mineralna vrsta je jednostavno mineral koji se postojećim metodama može razlikovati od bilo kojeg drugog minerala.
Istraživači koriste baze milijuna milijuna uzoraka minerala iz stotina tisuća mjesta širom svijeta. Te baze podataka sadrže podatke o mineralima poput kemijskog sastava, tvrdoće, starosti, veličine ležišta i lokacije na kojoj je mineral pronađen. Oni su to kombinirali s podacima o okolnoj geografiji i geološkim postavkama. Rezultat je serija modela koji potencijalno mogu otkriti obrasce koje bi inače bilo teško vidjeti. Ovi obrasci mogu dati sliku koji su minerali skloni zajedno i mogli bi pokazati koja geološka, kemijska i fizička svojstva postoje tamo gdje se nalaze određeni minerali.
Mrežni dijagram za 403 ugljičnih minerala. Svaki obojeni krug predstavlja različit mineral ugljika. Veličina i boja krugova pokazuje koliko je to uobičajeno. (Morrison i dr., Ljubaznošću američkog mineraloga). To bi moglo znatno olakšati život mineralozima, koji su povijesno obavljali ovu vrstu posla sporim i napornim radom.
"Na primjer, Arizona posjeduje ove rudnike bakra, i [mineralozi] proučavaju način na koji se ovi minerali bakra formiraju na vrlo iscrpan način, radeći preslikavanje i kemijsku analizu i trošeći tisuće sati proučavajući ta ležišta kako bi shvatili kako su nastali." kaže Morrison, postdoktorski istraživač u Carnegie instituciji za znanost. "Kad konačno shvatite kako su se formirali, možete reći:" OK, gdje bi se to drugo na zemlji moglo desiti? " Što znači da trebate dobro razumjeti geološku povijest zemlje. Onda idete kopati. "
Mreža od 664 minerala bakra, a svaki obojeni krug predstavlja različit mineral koji nosi bakar. Distribucija pokazuje ranije nepriznate obrasce distribucije (Morrison i sur., Ljubaznošću američkog mineraloga). Teorija mreže može učiniti mnogo bržim i lakšim pronaći približno 1500 neotkrivenih vrsta minerala na zemlji, bez činjenja gotovo tolikog istraživanja kože cipela. Gledajući mreže između poznatih minerala, znanstvenici će možda moći popuniti praznine.
"Možemo potencijalno reći, " OK, sljedeći mineral bakra vjerojatno će imati ovaj sastav i naći će se ovdje u zemlji ", kaže Morrison.
Istraživači su već koristili analizu podataka kako bi predvidjeli 145 minerala koji nedostaju ugljik (što znači da sadrže ugljik) minerala koji bi trebali postojati prema statističkim modelima, ali još uvijek nisu otkriveni. To je dovelo do stvaranja građanskog znanstvenog projekta, Carbon Mineral Challenge, koji od profesionalnih i amaterskih sakupljača minerala traži pomoć kako bi pronašli ove predviđene minerale. Sudionici mogu naći primjerke u divljini, a također se od njih traži da pregledaju svoje kolekcije za potencijalna nova otkrića. Do sada je pronađeno deset novih minerala s ugljikom.
Isti princip mogao bi mineralozima pomoći da pronađu nove izvore vrijednih resursa poput zlata, kao i rijetke minerale koji mogu postojati samo na jednom ili dva mjesta na zemlji. Većina mjesta ima samo nekoliko minerala, dok je nekoliko mjesta - na primjer ruski poluotok Kola - izuzetno bogato. Podaci bi mogli pomoći zašto mjesta poput poluotoka Kola imaju tako nedovoljan broj minerala i mogu predvidjeti druga mjesta na zemlji koja bi mogla biti nalik bogatim izvorima raznih vrijednih minerala.
"Mislim da su to sjajne stvari", kaže Allen Glazner, profesor geoloških znanosti na Sveučilištu Sjeverna Karolina u Chapel Hillu, koji nije bio uključen u istraživanje. "Podsjeća me na to kako su kemičari ispunjavali periodičnu tablicu kad su počeli vidjeti uzorke. Iako nisu znali kako obrasci upravljaju atomskom strukturom, bili su u stanju prepoznati obrasce."
Teško je precijeniti važnost minerala za ljude, kaže Morrison.
"Minerali u osnovi čine sve ono što koristimo u našem društvu i koje nije uzgajano ili ne izbačeno iz zemlje, poput vode ili ulja", kaže ona. "Naše zgrade, naši automobili, u osnovi sve što koristimo svakodnevno, čak i naše kosti su napravljene od minerala."
Obrasci nastajanja minerala također bi mogli pomoći naučiti koristiti nešto o biljnom i životinjskom životu na zemlji - i šire. Različiti obrasci raspodjele minerala na zemlji dobiveni analizom podataka mogu biti "biosignatura", kaže Morrison. To znači da na obrasce nastajanja minerala i grozdanja zajedno može utjecati porast biljnog i životinjskog svijeta, jer se smatra da biološki život (poput prisutnosti mikroorganizama) utječe na minerale. Preliminarna analiza raspodjele minerala na Mjesecu i Marsu ne pokazuje ove karakteristične obrasce, kaže Morrison, koji je član NASA-inog tima Mars Curiosity Rover, identificirajući marsovske minerale iz podataka o difrakciji rendgenskih zraka koje se šalju na zemlju. Ali buduća analiza može. A mogli bi biti i podaci s drugih planeta.
"Ako to kažemo, to bi nam moglo reći da je u jednom trenutku postojao život", kaže ona. "To bi nam moglo pomoći u planiranju svemirskog istraživanja. Ako utvrdimo da postoji planet koji ima tu veliku raznolikost minerala, nego možda to moramo krenuti. "
