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Quarta-feira, Agosto 10, 2022

Cientistas criam catálogo incrivelmente detalhado das origens dos minerais da Terra

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Cristal de esfalerita parcialmente envolto em calcita. Imagem via Wiki Commons.

A natureza tem muitas maneiras diferentes de criar minerais. Esmaga-os, ferve-os, mistura-os e degrada-os. Existem milhares de minerais naturais na Terra e, no entanto, de acordo com um novo estudo, todos eles são criados com 57 receitas. Além disso, quatro em cada cinco minerais foram formados com a ajuda da água e cerca de metade envolveu biologia (direta ou indiretamente).

Este trabalho muda fundamentalmente nossa visão sobre a diversidade de minerais no planeta. Existem cerca de 6.000 minerais atualmente reconhecidos, mas às vezes, o mesmo mineral pode ser formado por meio de diferentes processos. Quando a forma como os minerais se formam, o número de “tipos minerais” (um termo recém-criado) totaliza mais de 10.500; na verdade, 40% dos minerais da Terra podem ser formados de mais de uma maneira. Além disso, algumas das descobertas são realmente surpreendentes, dizem os pesquisadores.

“Eu não tinha percebido totalmente a importância esmagadora do ciclo global da água na promoção da diversidade mineral. Isso explica muito por que a Terra tem muito mais tipos de minerais do que outros planetas e luas em nosso sistema solar”, diz Robert Hazen, mineralogista e astrobiólogo americano. Discutindo o estudo em um e-mail, ele disse que várias descobertas foram surpreendentes. “O importante papel da biologia na diversidade mineral também é ressaltado por nossas descobertas. “

“O papel desproporcional de elementos químicos extremamente raros, que são essenciais para 42% de todos os minerais conhecidos, foi completamente inesperado e diz algo profundo sobre a importância de indivíduos raros e diferentes”.

“Cada espécime mineral tem uma história. Cada um conta uma história. Cada um é uma cápsula do tempo que revela o passado da Terra como nada mais pode”, acrescenta o pesquisador.

Uma amonite opalizada – um mineral criado através da fossilização de um organismo biológico. Créditos da imagem: ARKENSTONE/Rob Lavinsky.

O estudo durou 15 anos, mas não teria sido possível sem o longo período de bloqueio pandêmico, no qual os pesquisadores não poderiam trabalhar em muito mais.

“A montagem e as análises dos dados foram feitas remotamente, muito disso ajudado por grandes bancos de dados minerais e acesso online a dezenas de milhares de publicações relevantes”, disse Hazen à ZME Science.

O estudo detalha as origens e a diversidade de todos os minerais conhecidos na Terra, o que pode nos ajudar a encontrar novas maneiras de procurar recursos minerais, bem como entender melhor os minerais em outros planetas e luas, diz Hazen. O mais impressionante é que a coleção incrivelmente útil foi disponibilizada para outros pesquisadores, alguns dos quais já a estão usando para produzir a pesquisa – sem a necessidade de maquinário caro e trabalho de campo.

“Um dos aspectos mais satisfatórios desse trabalho é o quanto ele democratiza a ciência mineral. A mineralogia tradicional envolve o uso de máquinas analíticas grandes e caras para desvendar as estruturas, composições e propriedades de amostras cada vez menores. Nosso trabalho, por outro lado, baseia-se na vasta literatura publicada de mais de um século, que nunca foi compilada em recursos de dados de acesso aberto. Agora, esses dados podem ser usados ​​por qualquer pessoa com um laptop e acesso à internet. Consequentemente, temos jovens cientistas em contato conosco de todo o mundo para fazer ciência de ponta sem as máquinas de um milhão de dólares.”

“Vários pesquisadores já estão usando o banco de dados que construímos para estudar aspectos da diversidade e distribuição mineral ao longo da história da Terra. Por exemplo, os minerais, em média, mostram um aumento de complexidade ao longo do tempo? A formação pela água, pelo calor ou pela vida leva a conjuntos de minerais com características diferentes? A distribuição de minerais em escala global é uma possível bioassinatura?”

O estudo também nos diz algo muito profundo sobre o papel da biologia e sua intrincada conexão com a geologia do planeta. Mais de 1.000 minerais não poderiam ter se formado sem a biologia, sejam conchas ou ossos de animais, ou micróbios fazendo sua mágica química. A biologia também afetou a atmosfera, o que ajuda a mudar a química e a estrutura de muitos minerais na superfície.

Então, em vez de pensar em biologia e geologia como duas entidades separadas, talvez devêssemos começar a pensar nelas como um sistema conjunto.

A pirita, “ouro de tolo”, é um mineral com propriedades notáveis ​​que ficou ainda mais interessante. Créditos da imagem: JJ Harrison.

O estudo também encontrou coisas interessantes sobre alguns minerais. Por exemplo, a pirita, comumente chamada de “ouro de tolo”, foi considerada uma campeã de diversas origens. Ele pode se formar de 21 maneiras, em altas e baixas temperaturas, com ou sem água, com ou sem micróbios e em uma variedade de ambientes. Pode não ser ouro, mas a pirita é igualmente interessante.

Enquanto isso, no outro extremo do espectro, 59% dos minerais da Terra foram formados através de apenas um processo. Apenas 8% dos minerais foram formados através de quatro ou mais processos. Os diamantes, por exemplo, se originaram de pelo menos nove maneiras, possivelmente sendo formados a partir da condensação na atmosfera de estrelas antigas, impacto de meteoritos ou de alta pressão quente nas profundezas da Terra.

Portanto, se você considerar sua origem, nem toda pirita é a mesma pirita – e o mesmo pode ser dito sobre muitos outros minerais. Aqui está a nova maneira de olhar para os minerais, e os pesquisadores ainda não terminaram. Vários outros programas estão em andamento, com o objetivo de organizar os minerais em uma nova estrutura.

“Este estudo é apenas o começo de uma maneira totalmente nova de pensar sobre minerais e sua classificação. Temos dois grandes esforços de vários anos em andamento. A primeira é completar um enorme “Sistema Evolutivo de Mineralogia”, que é a organização detalhada de todos os minerais conhecidos em uma nova estrutura. O esforço está sendo publicado em 12 grandes jornais (7 para baixo, 5 para ir), a ser seguido por uma compilação do tamanho de um livro. O segundo esforço, liderado por Shaunna Morrison, é o desenvolvimento e aplicação da “informática mineral”, que é uma abordagem que abrange o aspecto rico em informações dos espécimes minerais. Todo mineral é uma cápsula do tempo esperando para ser aberta”, disse o cientista.

As descobertas são significativas não apenas para os minerais da Terra, mas também podem nos ajudar a entender outros planetas, acrescenta Hazen.

“Que ambientes de formação mineral ocorrem na Lua, Marte e outros mundos terrestres? Se Marte teve (ou ainda tem) um ciclo hidrológico, que manifestações mineralógicas poderíamos esperar? Por exemplo, existem depósitos de sulfeto hidrotermais marcianos e, em caso afirmativo, uma variedade de metais foi mobilizada? Por outro lado, se a Lua está realmente seca, então o que processos paragenéticos estão excluídos? E os corpos extraterrestres exibem processos paragenéticos não vistos na Terra, como o crio-vulcanismo em Titã?”

A descoberta não é significativa apenas para os pesquisadores, também pode ser importante do ponto de vista educacional, concluem os pesquisadores.

“Além disso, essa nova maneira de pensar os minerais através do tempo profundo, o que é chamado de ‘evolução mineral’, tornou-se uma maneira valiosa de ensinar mineralogia e apresentá-la ao público. Muitos museus, incluindo o Museu Americano em Nova York, museus de história natural em Viena, Paris, Milão, Edimburgo, Harvard, Tucson e muito mais, reorganizaram as exposições para colocar os minerais em seus contextos históricos. Quando eu era criança, há 60 anos, eu entrava no antigo Morgan Hall of Gems and Minerals no American Museum e estudava seus minerais, que eram organizados por composição e estrutura, sem nenhuma dica sobre suas idades ou contextos. O novo salão mineral do Museu Americano de História Natural, inaugurado há menos de um ano, é baseado em nosso novo modelo. Isso é emocionante para mim”, conclui Hazen.

Algumas outras conclusões interessantes do estudo:

  • Os minerais mais antigos foram datados de 7 bilhões de anos atrás, bilhões de anos antes de nosso sistema solar se formar. Eles vieram de meteoritos.
  • 97 minerais são conhecidos apenas de meteoritos.
  • 72 minerais foram formados diretamente devido à urina ou matéria fecal de pássaros e morcegos.
  • O mineral mais antigo da Terra tem 4,4 bilhões de anos (cristal de zircão).
  • 41 elementos raros estão envolvidos na formação de 2.400 minerais.
  • Acredita-se que 296 minerais sejam anteriores à própria Terra.
  • 600 minerais foram criados pela atividade humana, incluindo mineração e incêndios em minas de carvão.

Referências de periódicos: “Sobre os modos paragenéticos de minerais: uma perspectiva de evolução mineral” e “Agrupamento e divisão: em direção a uma classificação de tipos naturais de minerais”.



Fonte original deste artigo

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