Científics desxifren i cataloguen durant 15 anys els diversos orígens dels minerals de la Terra

Un estudi de 15 anys de durada dirigit per la Carnegie Institution for Science, dels Estats Units, detalla els orígens i la diversitat de tots els minerals coneguts a la Terra, un treball que marcarà una fita i que ajudarà a reconstruir la història de la vida a la Terra, a orientar la recerca de nous minerals i jaciments, a predir les possibles característiques de la vida futura i a facilitar la recerca de planetes habitables i vida extraterrestre.

A sengles articles publicats a la revista 'American Mineralogist' i patrocinats en part per la NASA, els científics del Carnegie Robert Hazen i Shaunna Morrison detallen un nou enfocament per agrupar espècies afins de minerals o separar noves espècies en funció de quan i com es van originar.

Una vegada que es té en compte la gènesi dels minerals, el nombre de "tipus de minerals" –un terme acabat d’encunyar– ascendeix a més de 10.500, una xifra que supera en un 75% les aproximadament 6.000 espècies minerals reconegudes per la Asociación Mineralógica Internacional (IMA) basant-se únicament en l’estructura cristal·lina i la composició química. "Aquest treball canvia fonamentalment la nostra visió de la diversitat dels minerals del planeta", assegura el doctor Hazen, científic del Laboratori de la Terra i els Planetes de l’Institut Carnegie per a la Ciència.

"Per exemple, més del 80% dels minerals de la Terra van ser mediats per l’aigua, que és, per tant, fonamentalment important per a la diversitat mineral en aquest planeta –explica. Per extensió, això explica una de les raons clau per les quals la Lluna i Mercuri, i fins i tot Mart, tenen moltes menys espècies minerals que la Terra".

"El treball també ens diu una cosa molt profunda sobre el paper de la biologia –afegeix–. Un terç dels minerals de la Terra no podria haver-se format sense la biologia: closques i ossos i dents, o microbis, per exemple, o el vital paper indirecte de la biologia, com la creació d’una atmosfera rica en oxigen que va donar lloc a 2.000 minerals que no s’haurien format d’una altra manera".

Segons l’article, la naturalesa va crear el 40% de les espècies minerals de la Terra de més d’una manera –per exemple, tant abiòticament com amb l’ajuda de les cèl·lules– i en diversos casos va utilitzar més de 15 receptes diferents per produir la mateixa estructura cristal·lina i composició química. De les 5.659 espècies minerals reconegudes per Hazen i els seus col·legues, nou van sorgir a través de 15 o més processos físics, químics i/o biològics diferents, des de la formació gairebé instantània per l’impacte d’un llamp o un meteorit, fins els canvis causats per les interaccions entre l’aigua i la roca o les transformacions a altes pressions i temperatures que inclouen centenars de milions d’anys.

Per arribar a les seues conclusions, Hazen i Morrison van construir una base de dades de tots els processos coneguts de formació de tots els minerals coneguts. Recolzant-se en grans bases de dades de minerals de lliure accés (mindat.org i rruff.ima/info), ampliades per milers d’articles d’investigació primària sobre la geologia de les localitats de minerals de tot el món, van identificar 10.556 combinacions diferents de minerals i modes de formació.

En estudis anteriors realitzats al llarg de més d’un segle, milers de mineralogistes de tot el món han documentat minuciosament gairebé 6.000 "espècies minerals" diferents en funció de les seues combinacions úniques de composició química i estructura cristal·lina. El doctor Hazen i els seus col·legues van adoptar un enfocament diferent, posant èmfasi en com i quan va aparèixer cada tipus de mineral al llarg de més de 4.500 milions d’anys d’història de la Terra. "Ningú no havia emprès abans aquesta ingent tasca", afirma Hazen.

L’estudi conclou que l’aigua ha exercit un paper dominant en la diversitat mineral de la Terra, ja que ha participat en la formació de més del 80% de les espècies minerals. La vida va exercir un paper directe o indirecte en la formació de gairebé la meitat de les espècies minerals conegudes, mentre que un terç dels minerals coneguts –més de 1.900 espècies– es van formar exclusivament com a conseqüència d’activitats biològiques.

A més, els elements rars exerceixen un paper desproporcionat en la diversitat mineral de la Terra. Només 41 elements –que en conjunt constitueixen menys de 5 parts per milió de l’escorça terrestre– són constituents essencials en uns 2.400 (més del 42%) dels minerals de la Terra, i gran part de la diversitat mineral de la Terra es va establir en els primers 250 milions d’anys del planeta.

Es creu que uns 296 minerals coneguts són anteriors a la pròpia Terra, dels quals 97 només es coneixen a partir de meteorits (amb una edat d’alguns grans minerals individuals estimada en 7.000 milions d’anys, és a dir, milers de milions d’anys abans de l’origen del nostre sistema solar). Segons l’estudi, els minerals més antics que es coneixen són diminuts i duradors cristalls de zircó, amb una antiguitat de gairebé 4.400 milions d’anys. Alhora, més de 600 minerals s’han derivat de les activitats humanes, inclosos més de 500 minerals causats per la mineria, 234 d’ells formats per incendis en mines de carbó.

Segons la investigació, se sap que 3.349 (59%) de les espècies minerals aprovades per l’IMA procedeixen d’un sol procés (manera paragènica), 1.372 espècies (24%) de dos processos, 458 (8%) de tres processos i la resta, 480 (8%), de quatre o més processos.

Els articles detallen altres consideracions sobre l’agrupació i classificació dels minerals, com l’eó en el qual es van formar. También sembla que centenars de minerals diferents poden haver-se format a la Terra abans del gegantí impacte que va vaporitzar gran part de l’escorça i la capa del planeta i va conduir a la formació de la Lluna fa uns 4.500 milions d’anys. En cas de ser així, aquests minerals van ser esborrats, per tornar a formar-se quan la Terra es va refredar i va solidificar.

A més de les creacions minerals accidentals en els incendis miners, la humanitat ha fabricat innombrables milers de compostos similars als minerals que no compleixen els requisits per ser reconeguts per l’IMA: materials de construcció, semiconductors, cristalls de làser, aliatges especials, pedres precioses sintètiques, restes de plàstic i similars. Tots ells, tanmateix, són "susceptibles de persistir durant milions d’anys en el registre geològic, proporcionant així un clar horitzó sedimentari que marca l’anomenada 'Època Antroposopar'". Mentrestant, hi ha 77 "biominerals", segons el document, formats per una varietat de processos metabòlics, des de coralls, petxines i ortigues, fins minerals a ossos, dents i càlculs renals.

Uns altres 72 minerals són procedents directament o indirectament del guano i l’orina d’aus i muricecs. Aquesta llista inclou el rar mineral esfeniscidita, que es forma quan l’orina dels pingüins reacciona amb minerals d’argila sota una colònia de graules a l’illa de l’Elefant, al territori antàrtic britànic.

Els autors assenyalen que la formació dels oceans, l’ampli desenvolupament de l’escorça continental i, potser, fins i tot l’inici d’alguna forma primerenca de subducció (el procés que impulsa la tectònica de plaques en l’actualitat) en l’Eó Hadeic primerenc, fa entre 4.000 i 4.500 milions d’anys, va significar que molts processos importants de formació de minerals –i fins 3.534 espècies minerals– van ocórrer en els primers 250 milions d’anys de la Terra. El treball també assenyala camins per a futurs investigadors i exploradors sobre quins entorns de formació de minerals es donen a la Lluna, Mart i altres mons.