Investigadores de la Carnegie Institution for Science han desarrollado un método para agrupar (agrupar) especies afines de minerales o separar nuevas especies en función de cuándo y cómo se originaron, un enfoque novedoso que explica los orígenes y la diversidad de todos los minerales conocidos en la Tierra.
En dos artículos publicados en American Mineralogist y patrocinados en parte por la NASA, los científicos señalan que sus descubrimientos ayudan a reconstruir la historia de la vida en la Tierra, orientan la búsqueda de nuevos minerales y yacimientos, predicen posibles características de la vida futura y ayudan a la búsqueda de planetas habitables y vida extraterrestre.
Según los coautores Robert Hazen y Shaunna Morrison, una vez que se tiene en cuenta la génesis de los minerales, el número de “tipos de minerales” -un término recién acuñado- asciende a más de 10.500, una cifra que supera en un 75% las aproximadamente 6.000 especies minerales reconocidas por la Asociación Mineralógica Internacional basándose únicamente en la estructura cristalina y la composición química.
Otro hallazgo clave de este esfuerzo científico de 15 años es que más del 80% de los minerales de la Tierra están mediados por el agua, que es, por tanto, fundamentalmente importante para la diversidad mineral.
Por extensión, esto explica una de las razones clave por las que la Luna y Mercurio, e incluso Marte, tienen muchas menos especies minerales que la Tierra.
“El trabajo también nos dice algo muy profundo sobre el papel de la biología”, dijo Hazen en una declaración a los medios. “Un tercio de los minerales de la Tierra no podría haberse formado sin la biología: conchas y huesos y dientes, o microbios, por ejemplo, o el vital papel indirecto de la biología, como al crear una atmósfera rica en oxígeno que dio lugar a 2.000 minerales que no se habrían formado de otra manera”.
Muchos caminos llevan al… oro de los tontos
El artículo también señala que la naturaleza creó el 40% de las especies minerales de la Tierra de más de una manera -por ejemplo, tanto abióticamente como con la ayuda de las células- y en varios casos utilizó más de 15 recetas diferentes para producir la misma estructura cristalina y composición química. Dichas recetas iban desde la formación casi instantánea por el impacto de un rayo o un meteorito, hasta los cambios causados por las interacciones entre el agua y la roca o las transformaciones a altas presiones y temperaturas que abarcan cientos de millones de años.
Entre esos minerales con varias recetas diferentes se encuentra la pirita, también conocida como oro de los tontos, para cuya creación la naturaleza ideó 21 métodos diferentes a lo largo de los últimos 4.500 millones de años. La pirita se forma a altas y bajas temperaturas, con y sin agua, con la ayuda de microbios y en entornos duros donde la vida no juega ningún papel.
Compuesta por una parte de hierro y dos de sulfuro (FeS2), la pirita se obtiene y se entrega a través de meteoritos, volcanes, depósitos hidrotermales, por presión entre capas de roca, meteorización de rocas cercanas a la superficie, depósitos precipitados por microbios, varios procesos asociados a la minería y muchos otros medios.
Elementos raros
Los estudios también descubrieron que los elementos raros desempeñan un papel desproporcionado en la diversidad mineral del planeta. Sólo 41 elementos -que en conjunto constituyen menos de 5 partes por millón de la corteza terrestre- son constituyentes esenciales en unos 2.400, o más del 42%, de los minerales de la Tierra. Estos 41 elementos son el arsénico, el cadmio, el oro, el mercurio, la plata, el titanio, el estaño, el uranio y el tungsteno.
Además, gran parte de la diversidad mineral del planeta se estableció en sus primeros 250 millones de años, siendo los minerales más antiguos conocidos los diminutos y duraderos cristales de circón, de casi 4.400 millones de años.
También hay casi 300 minerales que se cree que son anteriores a la propia Tierra. De ellos, 97 se conocen sólo a partir de meteoritos, y la edad de algunos granos minerales individuales se estima en 7.000 millones de años, es decir, miles de millones de años antes del origen de nuestro sistema solar.
Por otra parte, la minería también ha desempeñado un papel en la creación de minerales: más de 500 especies. De ellas, casi la mitad se formaron en los incendios de las minas de carbón.
Cómo lo hicieron
Para llegar a sus conclusiones, Hazen y Morrison construyeron una base de datos de todos los procesos conocidos de formación de todos los minerales conocidos. Basándose en grandes bases de datos de minerales de libre acceso, ampliadas con miles de artículos de investigación primaria sobre la geología de las localidades mineras de todo el mundo, identificaron 10.556 combinaciones diferentes de minerales y modos de formación.
En total, los minerales han surgido de una o varias de las 57 formas diferentes.
El objetivo de todo este trabajo era comprender cómo han cambiado la diversidad y la distribución de los minerales a través del tiempo profundo y proponer un sistema de clasificación de minerales que refleje los orígenes de los mismos en el contexto de la evolución de los mundos terrestres.
