Ada lebih dari 5.000 spesies mineral yang dikenal di bumi, dari kuarsa yang ada di mana-mana hingga ke jari yang sangat langka, yang hanya ada di puncak gunung berapi Izalco di El Salvador. Ahli mineral telah lama mempelajari bagaimana dan mengapa mineral terjadi di tempat mereka berada. Sekarang, mereka menerapkan data besar ke pertanyaan.
Konten terkait
- Kami Hilang Setidaknya 145 Mineral Penahan Karbon, dan Anda Dapat Membantu Menemukannya
Para peneliti menggunakan teori jaringan untuk memahami cara kompleks berbagai parameter kimia, biologis, fisik dan geografis menentukan di mana mineral terjadi. Teori jaringan - gagasan bahwa hubungan antar benda diatur oleh seperangkat aturan matematika - sering digunakan untuk melihat penyebaran penyakit menular atau untuk memahami bagaimana kelompok manusia (misalnya, organisasi terorisme) berinteraksi. Para peneliti berharap itu akan membantu mereka menemukan jenis mineral baru, menemukan sumber daya berharga seperti emas dan tembaga, dan lebih memahami cara bumi terbentuk. Sebuah laporan tentang karya itu baru saja diterbitkan dalam jurnal American Mineralogist .
“Kami melihat sistem mineral secara holistik, ” kata Shaunna Morrison, yang memimpin penelitian bersama dengan Robert Hazen, direktur eksekutif Deep Carbon Observatory, sebuah jaringan ilmuwan yang didedikasikan untuk memahami karbon dengan lebih baik di bumi. “Kita dapat mengeksplorasi hubungan dan umpan balik di antara banyak parameter yang berbeda, dan kita bisa mendapatkan gambaran dari apa planet kita terbuat, dan mengapa. Begitu Anda mulai melihat bagaimana mineral terjadi di permukaan bumi, Anda melihat bahwa mineral itu muncul bersama karena alasan yang sangat spesifik. Anda dapat melihatnya di jaringan dengan sangat jelas. ”
Sebagai contoh, kuarsa dan berbagai spesies feldspar umumnya terjadi bersama-sama (mereka adalah dua bahan utama dalam granit) karena mereka diciptakan pada titik yang berbeda dalam proses yang sama, kristalisasi magma. 'Spesies' mineral hanyalah mineral yang dapat dibedakan dari mineral lain dengan metode saat ini.
Para peneliti menggunakan basis data jutaan spesimen mineral dari ratusan ribu tempat di seluruh dunia. Database ini berisi informasi tentang mineral seperti komposisi kimia, kekerasan, usia, ukuran deposit, dan lokasi di mana mineral itu ditemukan. Mereka telah menggabungkan ini dengan data tentang geografi dan pengaturan geologi sekitarnya. Hasilnya adalah serangkaian model yang berpotensi dapat mengungkapkan pola yang seharusnya sulit dilihat. Pola-pola ini dapat memberikan gambaran mineral mana yang cenderung terjadi bersama-sama, dan dapat menunjukkan sifat geologis, kimia, dan fisik yang ada di mana mineral spesifik ditemukan.
Diagram jaringan untuk 403 mineral karbon. Setiap lingkaran berwarna mewakili mineral karbon yang berbeda. Ukuran dan warna lingkaran menunjukkan seberapa umum itu. (Morrison et al, milik American Mineralogist). Ini bisa membuat hidup lebih mudah bagi ahli mineral, yang secara historis melakukan jenis pekerjaan ini melalui kerja keras dan lambat.
"Misalnya, Arizona memiliki tambang tembaga ini, dan [ahli mineral] mempelajari cara mineral tembaga ini terbentuk dengan cara yang sangat lengkap, melakukan pemetaan dan analisis kimia, dan menghabiskan ribuan jam mempelajari deposit ini untuk memahami bagaimana mereka terbentuk, " kata Morrison, seorang peneliti postdoctoral di Carnegie Institution for Science. "Ketika kamu akhirnya mengerti bagaimana mereka terbentuk, kamu bisa berkata, 'Oke, di mana lagi di bumi ini bisa terjadi?' Yang berarti Anda harus memiliki pemahaman yang hebat tentang sejarah geologi bumi. Lalu Anda menggali. "
Jaringan 664 mineral tembaga, dengan masing-masing lingkaran berwarna mewakili mineral pembawa tembaga yang berbeda. Distribusi menunjukkan pola distribusi yang sebelumnya tidak dikenal (Morrison et al., Courtesy American Mineralogist). Teori jaringan mungkin membuatnya lebih cepat dan lebih mudah untuk menemukan sekitar 1.500 spesies mineral yang diperkirakan belum ditemukan di bumi, tanpa melakukan riset kulit sepatu yang hampir sebanyak itu. Dengan melihat jaringan antara mineral yang diketahui, para ilmuwan mungkin bisa mengisi kekosongan.
"Kita dapat berpotensi mengatakan, 'Oke, mineral tembaga berikutnya kemungkinan akan memiliki komposisi ini dan akan ditemukan di tempat ini di bumi, '" kata Morrison.
Para peneliti telah menggunakan analisis data untuk memprediksi 145 mineral yang mengandung karbon “hilang” (artinya mengandung karbon), yang seharusnya ada menurut model statistik, tetapi belum ditemukan. Ini mengarah pada penciptaan proyek sains warga, Carbon Mineral Challenge, yang meminta kolektor mineral profesional dan amatir untuk membantu menemukan mineral yang diprediksi ini. Peserta dapat menemukan spesimen di alam liar, dan juga diminta untuk menjelajahi koleksi mereka untuk menemukan potensi penemuan baru. Sepuluh mineral baru yang mengandung karbon telah ditemukan sejauh ini.
Prinsip yang sama dapat membantu ahli mineral menemukan sumber baru sumber daya berharga seperti emas, serta mineral langka yang mungkin hanya ada di satu atau dua tempat di bumi. Sebagian besar tempat hanya memiliki sedikit mineral, sementara beberapa tempat - Semenanjung Kola Rusia, misalnya - sangat berlimpah. Data dapat membantu menunjukkan mengapa tempat-tempat seperti Semenanjung Kola memiliki jumlah mineral yang sangat banyak, dan dapat memprediksi tempat-tempat lain di bumi yang mungkin juga kaya akan sumber berbagai mineral berharga.
"Saya pikir ini hal yang hebat, " kata Allen Glazner, seorang profesor ilmu geologi di University of North Carolina di Chapel Hill, yang tidak terlibat dalam penelitian. "Itu mengingatkan saya tentang bagaimana ahli kimia mengisi tabel periodik begitu mereka mulai melihat polanya. Meskipun mereka tidak tahu bagaimana polanya diatur oleh struktur atom, mereka mampu mengenali pola."
Sulit untuk melebih-lebihkan pentingnya mineral bagi manusia, kata Morrison.
"Mineral pada dasarnya membuat semua yang kita gunakan dalam masyarakat kita yang tidak tumbuh atau dipompa keluar dari tanah, seperti air atau minyak, " katanya. "Bangunan kita, mobil kita, pada dasarnya semua yang kita gunakan setiap hari, bahkan tulang kita semua terbuat dari mineral."
Pola-pola bagaimana mineral terjadi juga dapat membantu mengajar menggunakan sesuatu tentang kehidupan tumbuhan dan hewan di bumi - dan seterusnya. Pola khas dari distribusi mineral di bumi yang dihasilkan oleh analisis data dapat menjadi "biosignature, " kata Morrison. Ini berarti bahwa pola-pola bagaimana mineral terjadi dan berkelompok secara bersama-sama dapat dipengaruhi oleh kebangkitan kehidupan tumbuhan dan hewan, karena kehidupan biologis (seperti keberadaan mikroorganisme) dianggap mempengaruhi mineral. Analisis awal dari distribusi mineral di bulan dan Mars tidak menunjukkan pola-pola yang berbeda ini, kata Morrison, yang merupakan anggota tim NASA Mars Curiosity Rover, mengidentifikasi mineral Mars dari data difraksi sinar-X yang dikirim kembali ke bumi. Tetapi analisis di masa depan mungkin. Dan data dari planet lain mungkin juga.
"Jika kita mengatakan ini, itu mungkin memberitahu kita bahwa ada kehidupan di beberapa titik, " katanya. “Itu bisa membantu kita dalam merencanakan eksplorasi ruang angkasa. Jika kita menemukan ada planet yang memiliki keanekaragaman mineral yang luar biasa ini, maka mungkin kita harus pergi ke sana. ”
