Υπάρχουν πάνω από 5.000 γνωστά ορυκτά είδη στη γη, από τον πανταχού παρόντα χαλαζία έως τον εξαιρετικά σπάνιο δακτύλιο, ο οποίος υπάρχει μόνο στην κορυφή του ηφαιστείου Izalco στο Ελ Σαλβαδόρ. Οι ανθρακωρύχοι έχουν μελετήσει εδώ και πολύ καιρό το πώς και γιατί τα μέταλλα συμβαίνουν εκεί όπου συμβαίνουν. Τώρα, εφαρμόζουν μεγάλα δεδομένα στην ερώτηση.
σχετικό περιεχόμενο
- Απουσιάζουμε τουλάχιστον 145 ανθρακούχα ορυκτά και μπορείτε να τα βρείτε
Οι ερευνητές χρησιμοποιούν τη θεωρία των δικτύων για να κατανοήσουν τον πολύπλοκο τρόπο με τον οποίο οι διαφορετικές χημικές, βιολογικές, φυσικές και γεωγραφικές παράμετροι καθορίζουν την εμφάνιση των ορυκτών. Η θεωρία των δικτύων - η ιδέα ότι οι σχέσεις μεταξύ των πραγμάτων διέπονται από ένα σύνολο μαθηματικών κανόνων - συχνά χρησιμοποιείται για να εξετάσει την εξάπλωση μολυσματικών ασθενειών ή για να καταλάβει πώς αλληλεπιδρούν ανθρώπινες ομάδες (για παράδειγμα, τρομοκρατικές οργανώσεις). Οι ερευνητές ελπίζουν ότι θα τους βοηθήσει να ανακαλύψουν νέα είδη ορυκτών, να βρουν τρομακτικούς πόρους όπως ο χρυσός και ο χαλκός και να κατανοήσουν καλύτερα τον τρόπο με τον οποίο διαμορφώθηκε η γη. Μια έκθεση για το έργο δημοσιεύθηκε μόλις στο περιοδικό American Mineralogist .
"Εξετάζουμε τα ορυκτά συστήματα με έναν ολιστικό τρόπο", λέει η Shaunna Morrison, η οποία ηγήθηκε της έρευνας μαζί με τον Robert Hazen, εκτελεστικό διευθυντή του Observatory Deep Carbon, ένα δίκτυο επιστημόνων που αφιερώνεται στην καλύτερη κατανόηση του άνθρακα στη γη. "Μπορούμε να διερευνήσουμε τη σχέση και την ανατροφοδότηση μεταξύ πολλών διαφορετικών παραμέτρων και μπορούμε να αποκτήσουμε μια εικόνα για το τι αποτελείται ο πλανήτης μας και γιατί. Αφού αρχίσετε να εξετάζετε πώς εμφανίζονται ορυκτά στην επιφάνεια της γης, βλέπετε ότι συμβαίνουν μαζί για πολύ συγκεκριμένους λόγους. Αυτό το βλέπεις στα δίκτυα πολύ ξεκάθαρα. "
Παραδείγματος χάριν, ο χαλαζίας και διάφορα είδη άστριου συνήθως συμβαίνουν μαζί (είναι δύο από τα κύρια συστατικά του γρανίτη) επειδή δημιουργήθηκαν σε διαφορετικά σημεία στην ίδια διαδικασία, την κρυστάλλωση του μάγματος. Ένα ορυκτό είδος είναι απλώς ένα ορυκτό που μπορεί να διακριθεί από οποιοδήποτε άλλο ορυκτό σύμφωνα με τις τρέχουσες μεθόδους.
Οι ερευνητές χρησιμοποιούν βάσεις δεδομένων εκατομμυρίων δειγμάτων ορυκτών από εκατοντάδες χιλιάδες μέρη σε όλο τον κόσμο. Αυτές οι βάσεις δεδομένων περιέχουν πληροφορίες σχετικά με τα ανόργανα στοιχεία όπως η χημική σύνθεση, η σκληρότητα, η ηλικία, το μέγεθος της κατάθεσης και η τοποθεσία όπου βρέθηκε το ορυκτό. Το έχουν συνδυάσει με δεδομένα σχετικά με τη γεωγραφική περιφέρεια και το γεωλογικό περιβάλλον. Το αποτέλεσμα είναι μια σειρά μοντέλων που μπορούν ενδεχομένως να αποκαλύψουν μοτίβα που διαφορετικά θα ήταν δύσκολο να δουν. Αυτά τα σχέδια θα μπορούσαν να δώσουν μια εικόνα των ορυκτών που τείνουν να εμφανίζονται μαζί και θα μπορούσαν να δείξουν ποιες γεωλογικές, χημικές και φυσικές ιδιότητες υπάρχουν εκεί όπου εντοπίζονται συγκεκριμένα ορυκτά.
Ένα διάγραμμα δικτύου για 403 ορυκτά άνθρακα. Κάθε έγχρωμος κύκλος αντιπροσωπεύει ένα διαφορετικό ορυκτό άνθρακα. Το μέγεθος και το χρώμα των κύκλων δείχνει πόσο συνηθισμένο είναι. (Morrison et al, ευγένεια του αμερικανικού ανθρακωρύχου). Αυτό θα μπορούσε να κάνει τη ζωή πολύ πιο εύκολη για τους μεταλλοπαθείς, οι οποίοι έχουν κάνει ιστορικά αυτό το είδος εργασίας μέσα από αργή, σκληρή εργασία.
"Για παράδειγμα, η Αριζόνα έχει αυτά τα ορυχεία χαλκού και μελετούν τους τρόπους με τους οποίους αυτά τα ορυκτά χαλκού σχηματίζονται με πολύ εξαντλητικό τρόπο, κάνουν χαρτογράφηση και χημική ανάλυση και ξοδεύουν χιλιάδες ώρες μελετώντας αυτές τις καταθέσεις για να καταλάβουν πώς σχηματίστηκαν" λέει ο Morrison, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Ινστιτούτο Επιστήμης Carnegie. "Όταν τελικά καταλαβαίνετε πώς σχηματίστηκαν, μπορείτε να πείτε, " Εντάξει, πού αλλού στη γη θα μπορούσε να συμβεί αυτό; " Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να έχετε μια μεγάλη κατανόηση της γεωλογικής ιστορίας της γης. Κατόπιν πηγαίνετε να σκάβετε. "
Ένα δίκτυο 664 ορυκτών χαλκού, με κάθε χρωματισμένο κύκλο να αντιπροσωπεύει ένα διαφορετικό μεταλλεύμα που φέρει χαλκό. Η κατανομή παρουσιάζει προηγουμένως μη αναγνωρισμένα πρότυπα κατανομής (Morrison et al., Ευγενική αμερικανική ανθρακωρυχείο). Η θεωρία των δικτύων μπορεί να καταστήσει πολύ γρηγορότερη και ευκολότερη την εύρεση των κατ 'εκτίμηση 1.500 ανεύρετων ειδών ορυκτών στη γη, χωρίς να κάνει σχεδόν τόσο μεγάλη έρευνα για τα δερμάτινα παπούτσια. Μελετώντας τα δίκτυα μεταξύ γνωστών ορυκτών, οι επιστήμονες μπορεί να είναι σε θέση να καλύψουν τα κενά.
"Μπορούμε ενδεχομένως να πούμε, " Εντάξει, το επόμενο μετάλλευμα χαλκού θα έχει πιθανώς αυτή τη σύνθεση και θα βρεθεί σε αυτό το μέρος της γης ", λέει ο Morrison.
Οι ερευνητές έχουν ήδη χρησιμοποιήσει την ανάλυση δεδομένων για την πρόβλεψη 145 "αγνοουμένων" ορυκτών που περιέχουν άνθρακα (δηλαδή περιέχουν άνθρακα), τα οποία θα πρέπει να υπάρχουν σύμφωνα με στατιστικά μοντέλα, αλλά δεν έχουν ανακαλυφθεί ακόμη. Αυτό οδήγησε στη δημιουργία ενός έργου επιστήμης πολιτών, το Carbon Mineral Challenge, το οποίο ζητά επαγγελματίες και ερασιτέχνες συλλέκτες ορυκτών να βοηθήσουν στην εξεύρεση αυτών των προβλεπόμενων ορυκτών. Οι συμμετέχοντες μπορούν να βρουν δείγματα στην άγρια φύση και καλούνται επίσης να αφαιρέσουν τις συλλογές τους για ενδεχόμενες νέες ανακαλύψεις. Δέκα νέα ορυκτά που περιέχουν άνθρακα έχουν βρεθεί μέχρι στιγμής.
Η ίδια αρχή θα μπορούσε να βοηθήσει τους μεταλλοπαθείς να βρουν νέες πηγές πολύτιμων πόρων όπως ο χρυσός, καθώς και σπάνια ορυκτά που μπορεί να υπάρχουν μόνο σε ένα ή δύο μέρη της γης. Οι περισσότερες θέσεις έχουν μόνο μερικά ορυκτά, ενώ μερικά μέρη - η χερσόνησος της Ρωσίας Κόλα, για παράδειγμα - είναι εξαιρετικά άφθονα. Τα στοιχεία θα μπορούσαν να βοηθήσουν να δείξουν γιατί μέρη όπως η χερσόνησος Kola έχουν τόσο υπερβολικό αριθμό ορυκτών και θα μπορούσαν να προβλέψουν άλλα μέρη της γης που θα μπορούσαν να είναι παρομοίως πλούσιες πηγές διαφόρων πολύτιμων μεταλλευμάτων.
"Νομίζω ότι αυτό είναι σπουδαίο πράγμα", λέει ο Allen Glazner, καθηγητής γεωλογικών επιστημών στο Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας στο Chapel Hill, ο οποίος δεν συμμετείχε στην έρευνα. "Μου θυμίζει πώς οι χημικοί γεμίζουν τον περιοδικό πίνακα από τη στιγμή που άρχισαν να βλέπουν τα σχέδια. Παρόλο που δεν ήξεραν πώς τα μοτίβα διέπονται από την ατομική δομή, μπορούσαν να αναγνωρίσουν πρότυπα".
Είναι δύσκολο να υπερεκτιμήσουμε τη σημασία των ορυκτών για τον άνθρωπο, λέει ο Morrison.
"Τα ορυκτά συνθέτουν ουσιαστικά όλα όσα χρησιμοποιούμε στην κοινωνία μας, που δεν καλλιεργούνται ή δεν αντλούνται από το έδαφος, όπως το νερό ή το πετρέλαιο", λέει. "Τα κτίριά μας, τα αυτοκίνητά μας, βασικά ό, τι χρησιμοποιούμε σε καθημερινή βάση, ακόμα και τα οστά μας είναι όλα από μέταλλα".
Τα πρότυπα του τρόπου με τον οποίο εμφανίζονται τα ανόργανα στοιχεία θα μπορούσαν επίσης να βοηθήσουν να διδάξουν να χρησιμοποιούν κάτι σχετικά με τη φυτική και ζωική ζωή στη γη - και πέραν αυτής. Τα διακριτά μοτίβα της διανομής ορυκτών στη γη που παράγονται από την ανάλυση δεδομένων μπορεί να είναι μια «βιοσυσσωμάτωση», λέει ο Morrison. Αυτό σημαίνει ότι τα πρότυπα του πώς εμφανίζονται τα ορυκτά και συσσωματώνονται μαζί μπορούν να επηρεαστούν από την άνοδο της ζωής των φυτών και των ζώων, καθώς η βιολογική ζωή (όπως η παρουσία μικροοργανισμών) πιστεύεται ότι επηρεάζει τα ορυκτά. Προκαταρκτική ανάλυση της διανομής ορυκτών στο φεγγάρι και στον Άρη δεν δείχνει αυτές τις χαρακτηριστικές συνήθειες, λέει ο Morrison, ο οποίος είναι μέλος της ομάδας της NASA Mars Curiosity Rover, προσδιορίζοντας τα άργυρα άργιλα από δεδομένα περίθλασης ακτίνων Χ που αποστέλλονται πίσω στη γη. Αλλά η μελλοντική ανάλυση μπορεί. Και δεδομένα από άλλους πλανήτες θα μπορούσαν επίσης.
"Αν το πούμε αυτό, αυτό μπορεί να μας λέει ότι υπήρξε ζωή σε κάποια στιγμή", λέει. "Αυτό θα μπορούσε να μας βοηθήσει στον προγραμματισμό της εξερεύνησης του χώρου. Αν βρούμε ότι υπάρχει ένας πλανήτης που έχει αυτή τη μεγάλη ποικιλία ορυκτών, ίσως εκεί που πρέπει να πάμε ».
