Badanie szczegółowo opisuje pochodzenie i różnorodność każdego znanego minerału na Ziemi

15-letnie badanie prowadzone przez Carnegie Institution for Science nakreśla pochodzenie i różnorodność każdego znanego minerału na Ziemi, przełomową pracę, która pomoże zrekonstruować historię życia na Ziemi, pokieruje poszukiwaniami nowych minerałów i złóż rud, przewiduje możliwe właściwości dla przyszłego życia i pomoc w poszukiwaniu planet nadających się do zamieszkania i życia poza planetą Ziemia.

Obecnie znanych jest około 6000 różnych naturalnie występujących minerałów, które zostały sklasyfikowane na podstawie ich unikalnych kombinacji składu chemicznego i struktury krystalicznej.

W dwóch podwójnych pracach, które dziś opublikowałem Amerykański mineralog Częściowo sponsorowane przez naukowców NASA i Carnegie Robert Hazen A Shauna Morrison Opisuje nowe podejście do grupowania podobnych rodzajów minerałów lub dzielenia nowych rodzajów na podstawie tego, kiedy i jak powstały.

Po uwzględnieniu składu mineralnego, liczba „typów mineralnych” – nowo ukuty termin – dochodzi do ponad 10 500, czyli o około 75 procent więcej niż około 6 000 wcześniej zidentyfikowanych gatunków mineralnych. Międzynarodowe Stowarzyszenie Metali (IMA).

„Ta praca zasadniczo zmienia nasz pogląd na różnorodność minerałów na naszej planecie” – mówi Hazen.

„Na przykład w ponad 80 procentach minerałów na Ziemi pośredniczy woda, co jest zatem fundamentalnie ważne dla różnorodności minerałów na planecie. To wyjaśnia jeden z głównych powodów, dla których Księżyc, Merkury, a nawet Mars są znacznie mniej minerałami. typów niż Ziemia.” „

„Praca mówi nam również coś bardzo głębokiego o roli biologii” – dodaje. „Żadna trzecia ziemskich minerałów nie mogłaby powstać bez biologii – na przykład muszli, kości i zębów lub drobnoustrojów, lub pośredniej, życiowej roli biologii, takiej jak tworzenie atmosfery bogatej w tlen, która doprowadziła do powstania 2000 minerałów, które nie mogłyby mieć zostały utworzone inaczej.”

„Każdy okaz minerału ma swoją historię. Każdy opowiada historię. Każdy jest kapsułą czasu, która ujawnia przeszłość Ziemi w sposób, w jaki nic innego nie może zrobić”.

w papierze”O genotypach minerałów: perspektywa ewolucji minerałówNaukowcy sklasyfikowali minerały na podstawie tego, jak mogą powstawać w przyrodzie – poprzez procesy fizyczne, chemiczne i/lub biologiczne – od niemal natychmiastowego powstawania w wyniku uderzenia pioruna lub meteoru, po zmiany spowodowane interakcjami wody ze skałami lub przekształceniami wysokiego ciśnienia i temperatury trwające setki milionów lat lub w kościach, muszlach i tkankach zwierząt i roślin.

Według badań wiadomo, że 3349 (59%) minerałów pochodzi z tylko jednego procesu, 1372 (24%) z dwóch procesów, 458 (8 procent) z trzech procesów, a reszta, 480 (8 procent) , cztery lub więcej operacji.

DiamentNa przykład składa się z węgla, powstałego na co najmniej dziewięć sposobów, w tym kondensację w zimnej atmosferze starych gwiazd, podczas uderzenia meteoru i pod ekstremalnie wysokim ciśnieniem głęboko w Ziemi.

W sumie minerały pojawiły się na jeden lub więcej z 57 różnych sposobów, zgodnie z siostrzanym artykułem opublikowanym jednocześnie „Aglomeracja i podział: W kierunku klasyfikacji naturalnych gatunków mineralnychWspółautor: Hazen i Morrison we współpracy z metalurgami Siergiej Krivovichev Rosyjska Akademia Nauk i Robert Downs z Uniwersytetu Arizony.

Aby dojść do swoich wniosków, naukowcy zbudowali bazę danych wszystkich znanych procesów formowania każdego znanego minerału. Polegaj na dużych, ogólnodostępnych bazach danych mineralnych (takich jak mindat.org A ruff.ima / info), poparte tysiącami podstawowych artykułów naukowych na temat geologii miejsc występowania minerałów na całym świecie, zidentyfikowali 10 556 różnych grup minerałów i wzorców formacji.

Metalowy mistrz świata o różnym pochodzeniu to skromny piryt (Topór₂), który jest znany przez wielu jako idioci odeszli. Piryt występuje w skałach metamorficznych, w osadach wulkanicznych, w skałach osadowych, powstaje w źródłach hydrotermalnych i osadzany jest przez filtrowanie wody w opuszczonych kopalniach. Kryształy znaleziono nawet w meteorytach, a niektóre zwierzęta wykorzystują ten minerał do budowy swoich muszli.

Drugi koniec to rzadki metal sfeniscydytktóry powstaje tylko wtedy, gdy mocz pingwinów (rząd Sphenisciformes, stąd nazwa minerału) reaguje z minerałami gliny w dół łopaty na Wyspie Słoni na Brytyjskim Terytorium Antarktycznym.

Do tej pory powstają nowe minerały. Naukowcy zidentyfikowali 600 minerałów pochodzących z nowoczesnej działalności człowieka. Ludzie mogą wytwarzać syntetyczne kamienie szlachetne i egzotyczne stopy metali, ale ludzie mają również wpływ na tworzenie się minerałów poza laboratorium. Większość minerałów pochodzenia ludzkiego powstaje w wyniku reakcji chemicznych między światem przyrody a infrastrukturą ludzką, taką jak kopalnie, kamieniołomy, kompleksy przemysłowe i składowiska odpadów. Składowiska odpadów są szczególnie obiecujące pod względem odkrywania nowych metali, zawierających złożoną mieszaninę węgla z tworzyw sztucznych, krzemu i innych minerałów z odpadów elektronicznych oraz kwasów i chemikaliów z cieknących baterii.

Nowa klasyfikacja jest użyteczna „do zrozumienia, w jaki sposób różnorodność i rozmieszczenie minerałów zmieniła się w głębokim czasie oraz do zaproponowania systemu klasyfikacji minerałów, który odzwierciedla pochodzenie minerałów w kontekście ewolucji światów ziemskich”.

„Nikt nigdy wcześniej nie podjął się tak ogromnego zadania”, mówi Hazen, który został uhonorowany przez IMA Medalem 2021 za wybitne osiągnięcia w dziedzinie chemii kryształów minerałów, szczególnie w dziedzinie rozwoju minerałów. Nowa dziedzina nauki łączy minerały z ewolucją życia na Ziemi.

Ta klasyfikacja może być również stosowana do minerałów pozaziemskich. Na planetach, które mają pewne podobieństwa z Ziemią, takich jak Mars ze śladami wody (Może nawet życie?), można by się spodziewać minerałów podobnych do ich składu w warunkach ziemskich. Jednak w dziwnych światach, takich jak księżycowy tytan Z gęstą atmosferą azotu i jeziorami metanu można by się spodziewać minerałów, których nie ma na Ziemi.