Satu setengah ribu mineral terestrial masih menunggu penemuan mereka • Elena Naimark • Berita sains mengenai "Unsur" • Mineralogi, Statistik, Geokimia

Satu setengah ribu mineral daratan masih menunggu untuk dijumpai.

Di atas jalan berdebu planet-planet yang jauh
Jejak kami akan kekal …

Jarum yang cantik dari mineral rimkorolgit yang jarang berlaku, hanya diketahui dari satu tempat – lombong Kovdor di Semenanjung Kola. Spesies semulajadi seperti ini terdiri daripada kebanyakan kepelbagaian mineral daratan. Foto dari mindat.org

Para saintis Amerika menggunakan pangkalan data dunia mengenai lokasi pelbagai mineral darat untuk menganalisis pengedaran frekuensi mereka. Ternyata ia tertakluk kepada undang-undang Zipf yang terkenal: hanya beberapa jenis mineral yang sering dijumpai, dan kebanyakan spesies jarang berlaku, mereka boleh didapati di satu atau dua tempat di planet kita. Model ini meramalkan bahawa para saintis masih perlu mencari kira-kira satu setengah ribu galian baru sebagai tambahan kepada yang sudah diketahui hampir lima ribu. Setakat ini, badan-badan angkasa yang berbeza dalam komposisi mineralogi mereka tidak dijumpai, dan kebarangkalian kewujudan analog mineral Bumi, seperti ditunjukkan oleh pengiraan, adalah dari urutan 10−322, dan ini adalah 300 pesanan kurang daripada kebarangkalian kewujudan planet-planet jenis daratan. Jadi planet kita adalah unik dalam pengertian ini.

Jika anda mengambil kata-kata lagu popular yang dimasukkan ke dalam epigras secara harfiah, maka akan ada sejumlah kebenaran di dalamnya – planet-planet duniawi mungkin wujud. Tetapi pada masa yang sama, keraguan timbul – apa jenis habuk asing itu, dan bolehkah laluan jejak di tanah asing? Ia memerlukan pengetahuan mengenai mineral-planet lain dari jenis daratan: apakah mereka akan menyerupai bumi?

Persoalan ini ditanya oleh ahli matematik dan ahli geokimia dari University of Arizona dan University of Maine di bawah pimpinan Robert M. Hazen, mewakili Institusi Carnegie di Washington. Kumpulan Hazen telah bekerja dengan berkesan dalam evolusi mineral daratan untuk masa yang lama (dan Robert Hazen sendiri adalah pengarang Sejarah Bumi. Dari Star Dust ke Planet Hidup), dan baru-baru ini menerbitkan karya dalam jurnal Surat Ilmu Bumi dan Bumi – hanya satu langkah kecil ke arah memahami bagaimana kepelbagaian mineral semasa terbentuk.

Hazen dan rakan sekerja membentangkan evolusi mineral terestrial sebagai proses berperingkat (Rajah 1, lihat: R. M. Hazen et al., 2008. Evolusi mineral). Terdapat kira-kira sedozen mineral stabil di debu bintang, dan sejarah mineral planet bermula dengan mereka. Semasa pembentukan cakera protoplanet dan badan angkasa, perkara itu dipanaskan, dan galian baru terbentuk – khususnya, dengan kemasukan aluminium-kalsium.Jadi, merekrut kira-kira 60 galian baru. Kepelbagaian mereka mencerminkan meteorit chondrite. Pada peringkat kedua, mineral ini mengalami transformasi di bawah tindakan suhu, semasa transformasi dan perlanggaran badan asteroid. Akibatnya, bilangan jenis mineral kira-kira empat kali ganda. Achondrites memberikan idea mereka. Kuarza dan beberapa mineral tanah liat muncul di sini. Kemudian, di bawah pengaruh gunung berapi, degassing, fraksionasi dan penghabluran, bentuk kerak mineral, di mana sekitar 1500 mineral terbentuk. Yang paling biasa ialah kumpulan granitoid dan pegmatit.

Rajah. 1. Dinamika kepelbagaian mineral di Bumi: bilangan mereka meningkat dari beberapa sedozen hingga kira-kira 5,000, peningkatan tajam dikaitkan dengan pembentukan suasana oksigen. Oleh paksi mendatar melambatkan masa dalam bilion tahun ke zaman kita. Gambar dari hazen.carnegiescience.edu; terdapat terperinci secara terperinci semua 10 peringkat evolusi mineral, yang dinyatakan dalam cawan

Tahap-tahap berikut adalah yang paling penting bagi planet kita – evolusi galian selanjutnya berlaku dengan penyertaan pasukan air, oksigen dan biologi. Bilangan tetapan geokimia yang mungkin, relatif stabil di hadapan kehidupan,bilangan spesis mineral meningkat dengan ketara, masing-masing. Sekitar 5,000 mineral diketahui di Bumi hari ini (lihat pangkalan data Persatuan Mineralogical Antarabangsa). Dalam hal ini, planet kita adalah unik – kepelbagaian itu belum diketahui oleh mana-mana badan angkasa.

Kekerapan berlakunya galian ini jauh dari seragam – ia ternyata tertakluk kepada undang-undang Zipf (juga dikenali sebagai peraturan 80/20 dan undang-undang Pareto). Selalunya peraturan ini dirumuskan pada contoh pengagihan kekayaan: 80% nilai material adalah milik 20% orang. Secara umum, ungkapan undang-undang Zipf setiap hari adalah lebih kurang seperti berikut: 80% akibatnya adalah disebabkan oleh 20% daripada peristiwa (punca). Ini adalah undang-undang pengedaran yang sangat biasa dalam kehidupan biologi, ekonomi dan sosial, yang merangkumi semua aspeknya, walaupun belum dapat menjelaskan mekanismenya dengan jelas.

Pasukan Hazen telah membuktikan bahawa pengagihan frekuensi spesis mineral juga konsisten dengan undang-undang ini. Kira-kira 65% daripada jenis mineral jarang berlaku: masing-masing dikenali dari satu atau dua lokasi. Dan mineral yang paling kerap, yang terdapat dalam 50% kes, jatuh ke dalam kira-kira 20% daripada jumlah kepelbagaian mineral (Rajah 2).Undang-undang pengedaran "biologi" dan "mineral" adalah serupa, kerana kepelbagaian mineral terbentuk di bawah pengaruh "pemilihan mineral" yang sama dengan alam ("biologi"): dalam setiap persekitaran tertentu, mineral-mineral yang lebih stabil dan memerlukan kurangnya kos untuk sintesis. Di samping itu, evolusi biologi mungkin saling berkaitan dengan mineral dengan sambungan yang lebih besar, walaupun persoalan ini akan dijelaskan hanya oleh kajian masa depan.

Rajah. 2 Pengagihan mineral berilium bergantung kepada bilangan lokasi: menurut pangkalan data dunia (warna kelabu) dan dikira oleh model Zipf (warna biru). Kira-kira pengedaran yang sama adalah tipikal untuk elemen-elemen lain. Model ini menunjukkan bahawa 112 berilium mineral yang diketahui perlu menambah 91, yang masih belum dijumpai. Jadual dari artikel dalam perbincangan Surat Ilmu Bumi dan Bumi

Pengiraan tepat menggunakan model Zipf telah menunjukkan bahawa saintis masih belum menemui kira-kira satu setengah ribu galian baru. Galian-galian ini harus secara teoritis wujud, tetapi belum diketahui: kemungkinan besar, ia adalah cahaya atau putih, juga kurang dibezakan oleh tekstur dan bentuk kristal, mudah larut dalam air.Penulis penerbitan itu menunjukkan bahawa di antara mereka terdapat banyak orang yang telah disintesis secara buatan.

Di samping pengiraan yang menjanjikan ini, pasukan Hazen menawarkan versi perkiraan kebarangkaliannya sendiri untuk kewujudan kembar mineral bumi. Mereka didasarkan pada data yang diketahui: bilangan galaksi mestilah kira-kira 1011, dan dalam setiap mereka kira-kira 1011 bintang Jika kita mengandaikan bahawa bintang mempunyai satu planet (atau satelit) dari jenis Bumi, maka kita akan mendapat 1022 planet mungkin itu. Apakah kemungkinan kehadiran kepelbagaian mineral daratan dalam kumpulan planet yang tidak dapat dibayangkan ini? Sekiranya kita mengambil kira bilangan taburan spesies mineral diperolehi, jawapannya adalah: 10−322. Oleh itu, kebarangkalian untuk mencari analog "mineral" Bumi tidak dapat dibandingkan (!) Tidak mungkin untuk mencari planet jenis daratan. Sekiranya "jalan yang berdebu" ternyata pada planet sedemikian, maka tidak mungkin (dan ini sangat tidak mungkin) akan mengingatkan angkasawan planet rumah mereka.

Sumber: G. Hystad, R. Towns, Grew A.S., R.M. Hazen. Pengedaran dan pengedaran mineral mineral: Surat Ilmu Bumi dan Bumi. 2015. V. 426. P. 154-157.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: