Parisita- (La):este mineral nuevo para la ciencia, predicho por el análisis de big data, fue descubierto en el estado de Bahía, noreste de Brasil. Crédito:Luiz Menezes
La aplicación del análisis de big data a la mineralogía ofrece una forma de predecir los minerales que faltan de los conocidos por la ciencia. donde encontrarlos, y dónde encontrar nuevos depósitos de minerales valiosos como el oro y el cobre, según un estudio pionero.
En un artículo publicado por Mineralogista estadounidense , Los científicos informan de la primera aplicación a la mineralogía de la teoría de redes (más conocida por el análisis de, por ejemplo, la propagación de enfermedades, redes terroristas, o conexiones de Facebook).
Los resultados, ellos dicen, pionero en una forma de revelar la diversidad y distribución de minerales en todo el mundo, evolución mineral a través del tiempo profundo, nuevas tendencias, y nuevos depósitos.
Dirigido por Shaunna Morrison del Deep Carbon Observatory y el director ejecutivo del DCO, Robert Hazen (ambos en la Carnegie Institution for Science en Washington, CORRIENTE CONTINUA.), Los 12 autores del artículo incluyen a los colegas del DCO Peter Fox y Ahmed Eleish en los equipos de ciencia de datos de infraestructura de datos de tiempo profundo patrocinados por la Fundación Keck en el Instituto Politécnico de 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 de predicciones científicas, "dice el Dr. Morrison." Todo eso puede cambiar gracias al big data ".
Los seres humanos han recopilado una gran cantidad de información sobre más de 5, 200 especies minerales conocidas (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. 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 aumentan semanalmente.
Las bases de datos también registran información esencial sobre composiciones químicas y una serie de propiedades físicas, incluyendo dureza, color, estructura atomica, y más.
Junto con datos sobre la geografía circundante, el entorno geológico, y minerales coexistentes, Los científicos de la Tierra ahora tienen acceso a recursos de "macrodatos" listos para su análisis.
Hasta hace poco, los científicos no tenían las herramientas de modelado y visualización necesarias para capitalizar estas gigantescas reservas de información.
El análisis de red ofrece una nueva perspectiva de los minerales, al igual que los conjuntos de datos complejos ofrecen una comprensión importante de las conexiones de las redes sociales, patrones de tráfico de la ciudad, y vías metabólicas, por nombrar algunos ejemplos.
"Big data es una gran cosa, "dice el Dr. Hazen." Se oye hablar de ello en todo tipo de campos:medicina, comercio; incluso la Agencia de Seguridad Nacional de EE. UU. lo usa para analizar registros telefónicos, pero hasta hace poco nadie había aplicado métodos de big data a la mineralogía y la petrología ".
Los investigadores Ahmed Eleish (Instituto Politécnico Rensselaer) y Shaunna Morrison (Institución de Ciencia Carnegie) y sus colegas aplicaron herramientas de análisis de redes, comparables a las utilizadas para estudiar la propagación de epidemias o para diseñar redes eléctricas municipales, para desarrollar una nueva forma de visualizar las conexiones de los minerales de la Tierra. Crédito:Anirudh Prabhu
"Creo que esto va a expandir la tasa de descubrimiento de minerales de formas que ni siquiera podemos imaginar ahora".
La técnica de análisis de redes 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, Big Data proporciona una imagen íntima de qué minerales coexisten entre sí, así como lo geológico, físico, químico, y las características biológicas (quizás las más sorprendentes) son necesarias para su aparición.
A partir de esos conocimientos, es un paso relativamente simple predecir qué minerales faltan en las listas científicas, así como adónde ir para encontrar nuevos depósitos.
Dice el Dr. Hazen:"El análisis de redes 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 mineralogía".
La técnica ya se ha utilizado para predecir 145 minerales que contienen carbono faltantes y dónde encontrarlos. conduciendo 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 conocidos hoy, luego extrapolando cuántos científicos deberían estar buscando.
Previsto antes de que fueran encontrados
"Hemos utilizado el mismo tipo de técnicas para predecir que al menos 1, Faltan 500 minerales de todo tipo, 'para predecir cuáles son algunos de ellos, y donde encontrarlos, "Dice el Dr. Hazen.
Dice el Dr. Morrison:"Estos nuevos enfoques para el descubrimiento basado en datos nos permiten predecir tanto los minerales desconocidos para la ciencia actual como la ubicación de nuevos depósitos.
Adicionalmente, comprender cómo los minerales han cambiado a lo largo del tiempo geológico, junto con nuestro conocimiento de biología, está dando lugar a nuevos conocimientos sobre la coevolución de la geosfera y la biosfera. "
La distribución de minerales y localidades sigue un patrón distintivo con unos pocos minerales muy comunes y muchas más especies raras, una distribución que ha llevado a la predicción de que más de 1, Hay 500 especies minerales en la Tierra, pero aún no se han descubierto ni descrito. La búsqueda de estos minerales 'perdidos' ha comenzado. Aquí, un diagrama de red de minerales que contienen carbono revela patrones previamente ocultos en su diversidad y distribución. Cada círculo de color representa un mineral de carbono diferente. El tamaño y el color de los círculos indican qué tan común o raro es cada mineral en la Tierra. Cuatro ejemplos ilustrados son:(1) calcita, el mineral más común que contiene carbono, que ocurre en decenas de miles de localidades; (2) malaquita, un hermoso mineral de carbonato de cobre ornamental verde que se conoce en miles de localidades; (3) lantanita, un carbonato de elementos de tierras raras reportado en solo 14 localidades alrededor del mundo; y (4) la extremadamente rara skorpionita mineral de carbonato de calcio y zinc, que se conoce en una sola localidad de Namibia. Los círculos negros representan más de 300 localidades regionales diferentes en las que se encuentran estos minerales. Los tamaños de los círculos indican cuántos minerales que contienen carbono se encuentran en cada localidad, y las líneas unen las especies minerales y sus localidades. Crédito:Proyecto Keck DTDI
En un caso de prueba, los investigadores exploraron minerales que contienen cobre, que juega un papel fundamental en la sociedad moderna (por ejemplo, tubería, cables), así como roles esenciales en la evolución biológica. El elemento es extremadamente sensible al oxígeno, por lo que la naturaleza del 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 meticulosos experimentos de laboratorio de Norman L. Bowen a principios del siglo XX), 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 relaciones minerales previamente no reconocidas en diversos depósitos minerales.
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 redes tiene numerosas aplicaciones potenciales en geología, tanto para investigación como para exploración minera.
Las empresas mineras podrían utilizar la tecnología para predecir la ubicación de depósitos minerales desconocidos basándose en datos existentes.
Los investigadores podrían utilizar 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 redes minerales para generar nuevos depósitos valiosos.
El Dr. 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 a la Tierra. Al aplicar estas herramientas para analizar entornos sedimentarios en la Tierra, ella cree que los científicos también pueden comenzar a responder preguntas similares sobre Marte.
"Los minerales constituyen la base de toda nuestra riqueza material, "ella nota, "no solo oro precioso y piedras preciosas brillantes, pero en el ladrillo y el acero de cada hogar y oficina, en autos y aviones, en botellas y latas, y en todos los dispositivos 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".
