Verdens mest sjældne mineraler kan være nøglen til at finde liv

Verdens mest sjældne mineraler kan være nøglen til at finde liv

Halvdelen af alle kendte mineraler er kun fundet fem eller færre steder. De giver en unik indsigt i sammensætningen af Jordens udvikling og samspillet mellem mineraler og liv.

Glem alt om guld, ædelsten og grundstoffer, der går under betegnelsen sjældne jordarter. De virkelig sjældne stoffer i jorden er nogle helt andre.

International Mineralogical Association (IMA) fører en liste over alle kendte mineraler, der er fundet på Jorden. Den havde pr. 15. februar 2016 5.106 elementer med 72 forskellige grundstoffer repræsenteret.

100 af disse udgør mere end 99 pct. af volumenet i Jordens skorpe, hvoraf en håndfuld som KAlSi3O8, NaAlSi3O8 og CaAl2Si2O8 alene udgør 60 pct.

Mere end halvdelen af de godt 5.000 mineraler er rigtig sjældne, idet de højst er fundet fem steder på jordkloden, og det samlede volumen for mange af disse er under en kubikcentimeter.

I en artikel i American Mineralogist ser Robert Hazen fra Carnegie Institution i Washington D.C. og Jesse Ausubel fra Rockefeller University i New York nærmere på naturen og betydningen af disse rariteter.

‘Selv eksperter har kun kendskab til i bedste fald en håndfuld af disse,’ vurderer Robert Hazen.

Selv om de sjældne mineraler kun spiller en ringe rolle for egenskaberne for og dynamikken i Jordens indre, er de vigtige af flere årsager.

I sammenligning med andre terrestriske planeter og måner i Solsystemet er Jorden mineralogisk meget kompleks.

Ifølge Hazen og Ausubel er de sjældne mineraler på Jorden derfor en nøgle til at forstå vekselvirkninger mellem vand, sten og biologiske processer.

‘Uden liv ville mindre end en tredjedel af de nuværende mineraler eksisterer,’ pointerer Robert Hazen.

Da mange mineraler kun dannes, hvor der er også findes liv, kan de fungere som en bio­signatur for liv i andre terrestriske verdener.

Endelig er der også en særlig god grund til at interessere sig for de ekstremt sjældne mineraler, skriver Hazen og Ausubel i deres videnskabelige artikel: ‘De er dybt fascinerende’.

1.500 uopdagede mineraler

Ud fra antallet af de kendte sjældne mineraler kan man beregne, hvor mange mineraler, der stadig er uopdagede, og Robert Hazen har sidste år sammen med bl.a. norske Grethe Hystad fra Purdue University i Indiana, USA estimeret, at disse udgør omkring 1.500.

Særligt interessante er materialer indeholdende kulstof, idet de kende­tegner en vekselvirkning mellem liv og døde klipper. Der kendes i dag 408 mineraler, der indeholder kulstof. Det betyder, at der er omkring 145 uopdagede mineraler indeholdende kulstof.

Som en del af det internationale projekt Deep Carbon Observatory, der skal give forskerne et bedre indblik i kulstofs vigtighed for både fysiske, kemiske og biologiske processer, blev der i december 2015 udskrevet en Carbon Mineral Challenge for både amatører og professionelle.

Denne sigter mod at finde så mange nye kulstofbaserede mineraler som muligt inden september 2019.

Robert Hazens vurdering er, at 129 af disse indeholder ilt, 118 indeholder brint, 52 calcium og mere end 60 natrium. De fleste af disse er formodentlig blevet overset, fordi de er farveløse og opløselige i vand. Men nu er der et konkret bud på, hvad man skal lede efter.

Sjældne af fire hovedårsager

Mineraler kan være sjældne af fire forskellige hovedårsager.

Læs også: Her er fem af verdens sjældneste mineraler

Den første skyldes, at visse mineraler kun kan dannes, når de helt rette betingelser for tryk, temperatur og komposition er opfyldt. Komposition refererer her til, at flere forskellige grundstoffer skal være til stede samme sted.

Et godt eksempel er harmunit (CaFe2O4) eller hatrurit (Ca3SiO5) der kun er fundet henholdsvis to steder og ét sted, til trods for at der findes et utal af mineraler med disse helt almindelige grundstoffer.

Hatrurit kan kun dannes ved temperaturer over 1.250 grader celsius og kun, hvor der ikke samtidig findes aluminium.

Ekstremer inden for pH-værdier kan også føre til sjældne mineraler. Hazenit, et alkali-magnesiumsulfat som i øvrigt er opkaldt efter Robert Hazen, er kun fundet i den saltholdige Mono Lake i Californien, hvor pH~10.

Den anden hovedårsag til, at et mineral er sjældent, er, at det indeholder grundstoffer, der kun er til stede i små mængder i jordskorpen. Det kan f.eks. være tellurium, som skorpen kun indeholder 0,005 ppm af, og kviksølv, som skorpen indeholder 0,05 ppm af.

Visse mineraler kræver desuden usædvanlige kombinationer som Be-Sb i swedenborgit og Ge-Te i alburnit.

Sparsomhed er dog ikke den eneste afgørende faktor for sjældenhed. Der kendes 263 mineraler med uran (2,7 ppm i jordskorpen) men kun ét med hafnium (HfSiO4), der findes i dobbelt så stor koncentration i jordskorpen. Det skyldes, at hafnium kæmper om den samme plads med det langt mere almindelige zirkonium.

Den tredje hovedårsag til sjældenhed er, at mineraler kan have kort levetid under normale betingelser på overfladen af Jorden. Et godt eksempel er methanhydrat, som er krystallinsk dybt nede i jorden, men som let fordamper eller går i brand og derfor endnu ikke er klassificeret som et mineral.

Magnesiumsulfat (MgSO4) er fremstillet syntetisk, men kendes ikke i naturen, hvor der derimod kendes 11 hydrerede magnesiumsulfater som epsomit (MgSO4 . 7H2O) og kieserit (MgSO4 . 2H2O). Lime (kalk) i form af CaO er fundet færre end 10 steder, mens portlandit (læsket kalk, Ca(OH)2) er meget almindelig.

Den fjerde hovedårsag er, at visse områder er underrepræsenteret, og at visse mineraler er meget svære at identificere.

Underrepræsenterede områder er eksempelvis Antarktis og aktive vulkaner.

Natriumbaserede mineraler er sandsynligvise underrepræsenteret, fordi halvdelen af alle kendte natrium-­mineraler kun er svagt krystallinske og er hvide eller grå. Det gør det svært at finde og identificere nye natrium-mineraler.

En række tellurium-mineraler fra Otto Mountain i Californien er kun identificeret med brug af meget avancerede metoder inden for elektronmikroskopi, så selv om sådanne mineraler uden tvivl er sjældne, er de måske ikke helt så sjældne, som de foreløbige undersøgelser tyder på.

Robert Hazen og Jesse Ausubel har identificeret fire mineraler, som er sjældne af alle fire årsager, heriblandt fingerit (Cu11O2(VO4)6).

De øvrige tre i denne superkategori indeholder ligeledes vanadium og kobber. De er alle fire fundet ved Izalco-vulkanen i El Salvador, der var aktiv fra 1770 til 1966.

Kommentarer (15)

Selv har jeg brugt mange år af mit liv, hvor jeg altid søgte efter nye og spændende mineraler. Det ironiske er, at der var 2 dengang uopdagede mineraler i det materiale, som jeg studerede. Det var bare umuligt at finde dem med mine (dog nogenlunde avancerede metoder).

Fordi jeg er rimeligt velbegavet, så vidste jeg faktisk godt, at jeg med de krystal-optiske og spektrometriske metoder, som jeg anvendte, kun ville kunne finde nye mineraler, hvis disse viste sig som særprægede krystaller. Det er kun muligt for amatører at opdage nye mineraler, såfremt disse tydeligt adskiller sig fra resten.

LIV OG SJÆLDNE MINERALER.
Liver er afhængigt af mineraler og til en vis grad også af relativt sjældne grundstoffer, men livet har efter min opfattelse ikke den fjerneste sammenhæng med de i artiklen omtalte sjældne mineraler.

Det ville være særdeles upraktisk, hvis livet var afhængigt af mineraler, der mængdemæssigt kun existerer i en samlet kvantitet af under 5 gram på hele jordkloden. Mange af de nye mineraler bliver bestemt ud fra kvanta i mg-størrelse. Ofte er det sådan, at når et nyt sjældent mineral er opdaget, så kan man genfinde det samme mineral i 1-3 lignende forekomster andetsteds på jorden. Det kan måske tidoble den kendte mængde, men 10 gange 5 mg giver kun en samlet mængde på 50 mg.

Med venlig hilsen - Steen Ahrenkiel.

  • 0
  • 0