На земята има повече от 5000 известни минерални вида - от вездесъщия кварц до невероятно редкия пръст, който съществува само на върха на вулкана Изалко в Ел Салвадор. Минералозите отдавна изучават как и защо минералите се срещат там, където се случват. Сега те прилагат големи данни към въпроса.
Свързано съдържание
- Липсват ни най-малко 145 въглеродни минерали и можете да помогнете да ги намерите
Изследователите използват мрежовата теория, за да разберат сложния начин, по който различни химични, биологични, физични и географски параметри определят къде се срещат минералите. Теорията на мрежата - идеята, че връзките между нещата се управляват от набор от математически правила - често се използва за разглеждане на разпространението на инфекциозни заболявания или за разбиране на взаимодействието между човешките групи (например терористичните организации). Изследователите се надяват, че това ще им помогне да открият нови видове минерали, да намерят запаси от ценни ресурси като злато и мед и да разберат по-добре начина, по който е формирана земята. Доклад за работата току-що беше публикуван в списанието American Mineralogist .
„Ние разглеждаме минералните системи по холистичен начин“, казва Шонна Морисън, която ръководи изследванията заедно с Робърт Хазен, изпълнителен директор на обсерваторията Deep Carbon, мрежа от учени, посветени на по-доброто разбиране на въглерода на земята. „Можем да проучим връзката и обратната връзка между много различни параметри и можем да създадем картина от какво се състои нашата планета и защо. След като започнете да разглеждате как минералите се срещат на земната повърхност, виждате, че те се срещат заедно по много конкретни причини. Можете да видите това в мрежите много отчетливо. "
Например, кварцът и различни видове фелдшпат обикновено се срещат заедно (те са две от основните съставки в гранита), защото са създадени в различни точки в един и същи процес, кристализацията на магмата. Минерал „вид“ е просто минерал, който може да се различи от всеки друг минерал по съвременни методи.
Изследователите използват бази данни на милиони минерални образци от стотици хиляди места по света. Тези бази данни съдържат информация за минерали като химичен състав, твърдост, възраст, размер на находището и местоположение, където е открит минералът. Те са комбинирали това с данни за заобикалящата география и геоложки условия. Резултатът е серия от модели, които потенциално могат да разкрият модели, които иначе биха били трудни за разглеждане. Тези модели могат да дадат картина кои минерали са склонни да се срещат заедно и биха могли да покажат какви геоложки, химични и физични свойства съществуват там, където се намират специфични минерали.
Мрежова диаграма за 403 въглеродни минерали. Всеки цветен кръг представлява различен въглероден минерал. Размерът и цветът на кръговете показват колко често се среща. (Morrison et al, любезно предоставено от американския минералог). Това би могло да улесни живота на минералозите, които исторически са извършвали този вид работа чрез бавен и тежък труд.
„Например, в Аризона има тези медни мини и [минералозите] изучават начина, по който тези медни минерали се формират по много изчерпателен начин, правят картографиране и химичен анализ и прекарват хиляди часове в проучване на тези находища, за да разберат как са се образували“, казва Морисън, докторантура в Института за наука Карнеги. „Когато най-накрая разберете как са се образували, можете да кажете:„ Добре, къде другаде на земята това би могло да се случи? “ Което означава, че трябва да имате отлично разбиране на геоложката история на земята. После ще копаеш. "
Мрежа от 664 медни минерали, като всеки оцветен кръг представлява различен минерал с мед. Разпределението показва неразпознати досега модели на разпространение (Morrison et al., Любезно американски минералог). Теорията на мрежата може да направи много по-бързо и по-лесно да се намерят приблизително 1500 неоткрити видове минерали на земята, без да се правят почти толкова изследвания на кожи за обувки. Разглеждайки мрежите между известни минерали, учените може да успеят да попълнят празнините.
„Потенциално можем да кажем:„ Добре, следващият меден минерал вероятно ще има този състав и ще бъде намерен на това място на земята “, казва Морисън.
Изследователите вече са използвали анализа на данните, за да предскажат 145 „липсващи“ въглерод-минерални (което означава, че съдържат въглерод) минерали, които трябва да съществуват според статистическите модели, но все още не са открити. Това доведе до създаването на граждански научен проект, Carbon Mineral Challenge, който моли професионални и любителски колекционери на минерали да помогнат за намирането на тези прогнозирани минерали. Участниците могат да намерят екземпляри сред природата, а също така са помолени да търсят колекциите си за потенциални нови открития. Досега са открити десет нови въглеродни минерали.
Същият принцип може да помогне на минералозите да намерят нови източници на ценни ресурси като злато, както и редки минерали, които могат да съществуват само на едно или две места на земята. Повечето места имат само няколко минерала, докато няколко места - руския полуостров Кола, например, са изключително изобилни. Данните биха могли да помогнат да се покаже защо на места като полуостров Кола има толкова неразделен брой минерали и биха могли да предскажат други места на земята, които биха могли да бъдат сходно богати източници на различни ценни минерали.
„Мисля, че това е страхотно“, казва Алън Глазнер, професор по геоложки науки в Университета на Северна Каролина в Chapel Hill, който не е участвал в изследванията. "Напомня ми как химиците попълваха периодичната таблица, след като започнаха да виждат моделите. Въпреки че не знаеха как моделите се управляват от атомната структура, те успяха да разпознаят моделите."
Трудно е да се надцени значението на минералите за хората, казва Морисън.
„Минералите по същество съставляват всичко, което използваме в нашето общество, което не се отглежда или изпомпва от земята, като вода или масло“, казва тя. "Нашите сгради, нашите коли, основно всичко, което използваме ежедневно, дори костите ни са от минерали."
Моделите на възникване на минералите също могат да помогнат да научите да използвате нещо за живота на растенията и животните на земята - и извън нея. Отличителните модели на разпространение на минерали по земята, получени от анализа на данните, могат да бъдат „биосигнатура“, казва Морисън. Това означава, че моделите на това как минералите се срещат и струпват заедно, могат да бъдат повлияни от възхода на растенията и животните, тъй като се смята, че биологичният живот (като присъствието на микроорганизми) влияе върху минералите. Предварителният анализ на разпространението на минерали на Луната и Марс не показва тези отличителни модели, казва Морисън, който е член на екипа на NASA Mars Curiosity Rover, идентифицирайки марсиански минерали от рентгеновите дифракционни данни, изпратени обратно на земята. Но бъдещият анализ може. И данни от други планети също могат.
„Ако кажем това, това може да ни говори, че в даден момент е имало живот“, казва тя. „Това може да ни помогне в планирането на космическото проучване. Ако открием, че има планета, която има това голямо минерално разнообразие, отколкото може би точно там трябва да отидем. ”
