Terdapat lebih daripada 5, 000 spesis galian yang diketahui di bumi, dari kuarza di mana-mana hingga ke jari yang sangat jarang berlaku, yang hanya terdapat di puncak gunung berapi Izalco di El Salvador. Mineralogists telah lama mempelajari bagaimana dan mengapa mineral berlaku di mana mereka lakukan. Sekarang, mereka memohon data besar kepada soalan itu.
Kandungan Terkait
- Kami Hilang Sekurangnya 145 Mineral Karbon Beruang, dan Anda Boleh Bantu Mencari Mereka
Para penyelidik menggunakan teori rangkaian untuk memahami cara kompleks yang berbeza menentukan parameter kimia, biologi, fizikal dan geografi di mana mineral berlaku. Teori rangkaian - idea bahawa hubungan antara perkara ditadbir oleh satu set peraturan matematik - sering digunakan untuk melihat penyebaran penyakit berjangkit atau memahami bagaimana kumpulan manusia (misalnya, organisasi keganasan) berinteraksi. Para penyelidik berharap ia akan membantu mereka mencari jenis mineral yang baru, mencari trofi sumber yang berharga seperti emas dan tembaga, dan lebih memahami cara bumi terbentuk. Laporan mengenai kerja itu baru diterbitkan dalam jurnal American Mineralogist .
"Kami melihat sistem mineral secara holistik, " kata Shaunna Morrison, yang mengetuai penyelidikan bersama dengan Robert Hazen, pengarah eksekutif Balai Cerap Deep Carbon, sebuah rangkaian saintis yang berdedikasi untuk memahami karbon di bumi dengan lebih baik. "Kita dapat meneroka hubungan dan maklum balas di antara banyak parameter yang berbeza, dan kita boleh mendapatkan gambaran tentang apa planet kita dibuat, dan mengapa. Sebaik sahaja anda mula melihat bagaimana mineral berlaku di permukaan bumi, anda melihat bahawa ia berlaku bersama untuk alasan yang sangat spesifik. Anda dapat melihat bahawa dalam rangkaian yang sangat jelas. "
Sebagai contoh, kuarza dan pelbagai spesies feldspar biasanya berlaku bersama-sama (mereka adalah dua bahan utama dalam granit) kerana ia dicipta pada titik yang berbeza dalam proses yang sama, kristalisasi magma. Spesis 'mineral' semata-mata adalah mineral yang boleh dibezakan dari mana-mana mineral lain dengan kaedah semasa.
Para penyelidik menggunakan pangkalan data berjuta-juta spesimen mineral dari beratus-ratus ribu tempat di seluruh dunia. Pangkalan data ini mengandungi maklumat mengenai mineral seperti komposisi kimia, kekerasan, umur, saiz deposit, dan lokasi di mana mineral itu dijumpai. Mereka telah menggabungkan ini dengan data mengenai geografi dan geologi persekitaran. Hasilnya adalah satu siri model yang berpotensi dapat mendedahkan corak-corak yang akan sukar dilihat. Corak-corak ini dapat memberi gambaran tentang mineral mana yang cenderung berlaku bersama-sama, dan dapat menunjukkan sifat-sifat geologi, kimia dan fizikal yang ada di mana mineral tertentu dijumpai.
Rangkaian rangkaian untuk 403 mineral karbon. Setiap bulatan berwarna mewakili mineral karbon yang berlainan. Saiz dan warna bulatan menunjukkan betapa biasanya. (Morrison et al, ihsan dari Mineralogi Amerika). Hal ini dapat menjadikan hidup lebih mudah bagi mineralogis, yang secara historis telah melakukan kerja jenis ini melalui tenaga kerja yang lamban dan keras.
"Sebagai contoh, Arizona mempunyai lombong-lombong tembaga ini, dan [mineralogi] mengkaji cara-cara mineral tembaga ini dengan cara yang sangat lengkap, melakukan pemetaan dan analisis kimia, dan menghabiskan ribuan jam mempelajari deposit ini untuk memahami bagaimana mereka terbentuk, " kata Morrison, penyelidik pasca doktoral di Carnegie Institution for Science. "Apabila anda akhirnya memahami bagaimana mereka terbentuk, anda boleh berkata, 'OK, di mana lagi di bumi ini boleh terjadi?' Yang bermaksud anda perlu mempunyai pemahaman yang mendalam mengenai sejarah geologi bumi. Kemudian anda pergi menggali. "
Satu rangkaian 664 mineral tembaga, dengan setiap bulatan berwarna mewakili mineral berlainan galas. Pengedaran menunjukkan corak pengedaran sebelumnya yang tidak diiktiraf (Morrison et al., Kesetiaan Mineralogi Amerika). Teori rangkaian boleh menjadikannya lebih cepat dan lebih mudah untuk mencari kira-kira 1, 500 spesies mineral yang belum ditemui di bumi, tanpa melakukan penyelidikan kulit sepatu yang begitu banyak. Dengan melihat rangkaian antara mineral yang diketahui, saintis mungkin dapat mengisi jurang.
"Kami berpotensi berkata, 'Baiklah, mineral tembaga seterusnya mungkin mempunyai komposisi ini dan akan dijumpai di tempat ini di bumi, '" kata Morrison.
Para penyelidik telah menggunakan analisis data untuk meramalkan 145 "hilang" karbon-bearing (bermakna mereka mengandungi karbon) mineral, yang harus wujud mengikut model statistik, tetapi belum ditemui lagi. Ini membawa kepada penciptaan projek sains rakyat, Cabaran Mineral Karbon, yang meminta pengumpul mineral profesional dan amatur untuk membantu mencari mineral yang diramalkan. Peserta boleh mencari spesimen di alam liar, dan juga diminta untuk mengumpul koleksi mereka untuk penemuan baru yang berpotensi. Sepuluh galian karbon yang baru telah dijumpai sejauh ini.
Prinsip yang sama dapat membantu para mineralogis mencari sumber-sumber baru yang berharga seperti emas, serta mineral langka yang mungkin hanya ada di satu atau dua tempat di bumi. Kebanyakan tempat mempunyai hanya beberapa mineral, sementara beberapa tempat - Semenanjung Kola Rusia, misalnya - sangat banyak. Data ini dapat membantu menunjukkan mengapa tempat-tempat seperti Semenanjung Kola mempunyai jumlah mineral yang sangat besar, dan boleh meramalkan tempat-tempat lain di bumi yang mungkin sumber yang kaya dengan pelbagai mineral berharga.
"Saya fikir ini adalah perkara yang hebat, " kata Allen Glazner, seorang profesor sains geologi di University of North Carolina di Chapel Hill, yang tidak terlibat dalam penyelidikan. "Ia mengingatkan saya bagaimana ahli kimia dipenuhi dalam jadual berkala apabila mereka mula melihat corak. Walaupun mereka tidak tahu bagaimana corak dikawal oleh struktur atom, mereka dapat mengenali corak."
Sukar untuk memaksimumkan kepentingan mineral kepada manusia, kata Morrison.
"Mineral pada dasarnya membentuk semua yang kita gunakan dalam masyarakat kita yang tidak ditanam atau dipam dari tanah, seperti air atau minyak, " katanya. "Bangunan kami, kereta kami, pada dasarnya semua yang kami gunakan setiap hari, walaupun tulang kami semua diperbuat daripada mineral."
Corak bagaimana mineral berlaku juga boleh membantu mengajar menggunakan sesuatu tentang tumbuhan dan kehidupan haiwan di bumi - dan seterusnya. Corak tersendiri pengagihan mineral di bumi yang dihasilkan oleh analisis data boleh menjadi "biosignature, " kata Morrison. Ini bermakna corak bagaimana mineral berlaku dan gugusan bersama boleh dipengaruhi oleh kebangkitan tumbuhan dan kehidupan haiwan, kerana kehidupan biologi (seperti kehadiran mikroorganisma) difikirkan mempengaruhi mineral. Analisis pendahuluan pengagihan mineral pada bulan dan Marikh tidak menunjukkan corak tersendiri, kata Morrison, yang merupakan anggota pasukan Mars Curiosity Rover NASA, yang mengenal pasti mineral Martian dari data difraksi sinar-X yang dihantar kembali ke bumi. Tetapi analisis masa depan mungkin. Dan data dari planet lain mungkin juga.
"Jika kita mengatakan ini, ini mungkin memberitahu kita bahawa ada kehidupan pada satu ketika, " katanya. "Itu boleh membantu kita dalam merancang penerokaan ruang angkasa. Sekiranya kita mendapati ada planet yang mempunyai kepelbagaian mineral yang hebat ini, mungkin di mana kita perlu pergi. "
