La aplicación del análisis de grandes datos a la mineralogía ofrece una forma de predecir los minerales que faltan de los conocidos por la ciencia, dónde encontrarlos y dónde encontrar nuevos depósitos de minerales valiosos como el oro y el cobre, según un estudio innovador.
en un artículo publicado por Mineralogista estadounidense , los científicos informan la primera aplicación a la mineralogía de la teoría de redes mejor conocida por el análisis de, por ejemplo, la propagación de enfermedades, redes terroristas o conexiones de Facebook.
Los resultados, dicen, son pioneros en una forma de revelar la diversidad y distribución de minerales en todo el mundo, la evolución de los minerales a través del tiempo profundo, nuevas tendencias y nuevos depósitos.
Dirigidos por Shaunna Morrison del Deep Carbon Observatory y el Director Ejecutivo de DCO Robert Hazen ambos en la Carnegie Institution for Science en Washington, DC, los 12 autores del artículo incluyen a los colegas de DCO Peter Fox y Ahmed Eleish en la Fundación Keck patrocinada por Deep-Equipos de Ciencia de Datos de Infraestructura de Datos de Tiempo en el Instituto Politécnico Rensselaer, Troy NY.
"La búsqueda de nuevos depósitos minerales es incesante, pero hasta hace poco el descubrimiento de minerales ha sido más una cuestión de suerte que una predicción científica", dice el Dr. Morrison. "Todo eso puede cambiar gracias a los grandes datos".
Los humanos han recopilado una gran cantidad de información sobre las más de 5,200 especies minerales conocidas de la Tierra cada una de las cuales tiene una combinación única de composición química y estructura atómica.
Se han descrito y catalogado millones de especímenes minerales de cientos de miles de localidades de todo el mundo. Las bases de datos que contienen detalles de dónde se descubrió cada mineral, todas sus ocurrencias conocidas y las edades de esos depósitos son grandes y crecen cada semana.
Las bases de datos también registran información esencial sobre composiciones químicas y una gran cantidad de propiedades físicas, que incluyen dureza, color, estructura atómica y más.
Junto con los datos sobre la geografía circundante, el entorno geológico y los minerales coexistentes, los científicos de la Tierra ahora tienen acceso a recursos de "grandes datos" listos para el análisis.
Hasta hace poco, los científicos no tenían las herramientas de modelado y visualización necesarias para capitalizar estas enormes reservas de información.
El análisis de red ofrece una nueva visión de los minerales, al igual que los conjuntos de datos complejos ofrecen una comprensión importante de las conexiones a las redes sociales, los patrones de tráfico de la ciudad y las rutas metabólicas, por nombrar algunos ejemplos.
"Los datos grandes son una gran cosa", dice el Dr. Hazen. "Se oye hablar de ellos en todo tipo de campos: medicina, comercio; incluso la Agencia de Seguridad Nacional de EE. UU. Los usa para analizar registros telefónicos, pero hasta hace poco nouno había aplicado métodos de big data a la mineralogía y la petrología "
"Creo que esto va a expandir la tasa de descubrimiento de minerales en formas que ni siquiera podemos imaginar ahora"
La técnica de análisis de red permite a los científicos de la Tierra representar datos de múltiples variables en miles de minerales muestreados de cientos de miles de ubicaciones dentro de un solo gráfico.
Estas visualizaciones pueden revelar patrones de ocurrencia y distribución que de otro modo podrían estar ocultos dentro de una hoja de cálculo.
En otras palabras, los grandes datos proporcionan una imagen íntima de qué minerales coexisten entre sí, así como qué características geológicas, físicas, químicas y quizás más sorprendentes biológicas son necesarias para su aparición.
A partir de esas ideas, es un paso relativamente simple predecir qué minerales faltan en las listas científicas, así como a dónde ir para encontrar nuevos depósitos.
Dice el Dr. Hazen: "El análisis de red puede proporcionar pistas visuales a los mineralogistas sobre dónde ir y qué buscar. Esta es una idea completamente nueva en el documento y creo que abrirá una dirección completamente nueva en la mineralogía".
La técnica ya se ha utilizado para predecir 145 minerales faltantes que contienen carbono y dónde encontrarlos, lo que lleva a la creación del Desafío de minerales de carbono del Observatorio de Carbono Profundo. Hasta ahora se han encontrado diez.
La estimación provino de un análisis estadístico de minerales que contienen carbono conocido hoy, luego extrapolando cuántos científicos deberían estar buscando.
predicho antes de que se encontraran
"Hemos utilizado el mismo tipo de técnicas para predecir que faltan al menos 1,500 minerales de todo tipo, para predecir cuáles son algunos de ellos y dónde encontrarlos", dice el Dr. Hazen.
Dice el Dr. Morrison: "Estos nuevos enfoques para el descubrimiento basado en datos nos permiten predecir minerales desconocidos hoy en día por la ciencia y la ubicación de nuevos depósitos".
Además, comprender cómo los minerales han cambiado a lo largo del tiempo geológico, junto con nuestro conocimiento de la biología, está conduciendo a nuevas ideas sobre la coevolución de la geosfera y la biosfera ".
En un caso de prueba, los investigadores exploraron minerales que contienen cobre, que desempeña funciones críticas en la sociedad moderna p. Ej., Tuberías, cables, así como funciones esenciales en la evolución biológica. El elemento es extremadamente sensible al oxígeno, por lo que la naturaleza deel cobre en un mineral ofrece una pista sobre el nivel de oxígeno en la atmósfera en el momento en que se formó el mineral.
Los investigadores también realizaron un análisis de minerales comunes en rocas ígneas, aquellas formadas a partir de un estado fundido caliente. Las redes minerales de rocas ígneas reveladas a través de grandes datos recrearon la "serie de reacciones de Bowen" basada en los minuciosos experimentos de laboratorio de Norman L. Bowen enprincipios de 1900, que muestra cómo aparece una secuencia de minerales característicos a medida que el magma se enfría.
El análisis mostró exactamente la misma secuencia de minerales incrustados en las redes minerales.
Los investigadores esperan que estas técnicas conduzcan a una comprensión y apreciación de las relaciones minerales previamente no reconocidas en depósitos minerales variados.
Las redes minerales también servirán como herramientas visuales efectivas para aprender sobre mineralogía y petrología, las ramas de la ciencia relacionadas con el origen, composición, estructura, propiedades y clasificación de rocas y minerales.
El análisis de red tiene numerosas aplicaciones potenciales en geología, tanto para investigación como para exploración de minerales.
Las compañías mineras podrían usar la tecnología para predecir la ubicación de depósitos minerales desconocidos en base a los datos existentes.
Los investigadores podrían usar estas herramientas para explicar cómo los minerales de la Tierra han cambiado con el tiempo e incorporar datos de moléculas de biomarcadores para mostrar cómo interactúan las células y los minerales.
Y los geólogos de minerales esperan utilizar el análisis de la red de minerales para generar nuevos depósitos valiosos.
La Dra. Morrison también espera utilizar el análisis de redes para revelar la historia geológica de otros planetas. Es miembro del equipo Mars Curiosity Rover de la NASA que identifica minerales marcianos a través de datos de difracción de rayos X enviados de regreso a la Tierra. Aplicando estas herramientas aanaliza los ambientes sedimentarios en la Tierra, ella cree que los científicos también pueden comenzar a responder preguntas similares sobre Marte.
"Los minerales proporcionan la base de toda nuestra riqueza material", señala, "no solo oro precioso y piedras preciosas brillantes, sino también en el ladrillo y el acero de cada hogar y oficina, en automóviles y aviones, en botellas y latas, y encada dispositivo de alta tecnología, desde computadoras portátiles hasta iPhones ".
"Los minerales forman los suelos en los que cultivamos nuestros cultivos, proporcionan la grava con la que pavimentamos nuestros caminos y filtran el agua que bebemos"
"Esta nueva herramienta para comprender los minerales representa un avance importante en un campo científico de vital interés"
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Carnegie Science / Deep Carbon Observatory . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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