Forskere og filosof går sammen, foreslå en ny måde at kategorisere mineraler på

En diamant varer evigt, men det betyder ikke, at alle diamanter har en fælles historie.

Nogle diamanter blev dannet for milliarder af år siden i rummet, da de kulstofrige atmosfærer af døende stjerner udvidede sig og afkølede. I vores egen planets levetid, høje temperaturer og tryk i kappen producerede de diamanter, som vi kender som ædelstene. 5, 000 år siden, en stor meteorit, der ramte et kulstofrigt sediment på Jorden, producerede en støddiamant.

Hver af disse diamanter adskiller sig fra de andre i både sammensætning og tilblivelse, men alle er kategoriseret som "diamanter" af den autoritative guide til mineraler - International Mineralogical Association's Commission on New Minerals, Nomenklatur og klassifikation.

For mange fysiske forskere, denne inkonsekvens udgør ikke noget problem. Men IMA-systemet efterlader ubesvarede spørgsmål til planetforskere, geobiologer, palæontologer og andre, der stræber efter at forstå mineralers historiske sammenhæng.

Så, Carnegies Robert Hazen og Shaunna Morrison gik sammen med CU Boulder videnskabsprofessor Carol Cleland for at foreslå, at videnskabsmænd adresserer denne mangel med et nyt "evolutionært system" for mineralklassificering - et, der inkluderer historiske data og afspejler ændringer i mineralernes mangfoldighed og fordeling gennem mere end 4 milliarder år af Jordens historie.

Deres arbejde er udgivet af Proceedings of the National Academy of Sciences .

"Vi kom sammen fra de meget forskellige felter inden for filosofi og planetarisk videnskab for at se, om der var en streng måde at bringe tidsdimensionen ind i diskussioner om de faste materialer, der udgør Jorden, " sagde Hazen.

IMA-klassifikationssystemet for mineraler dateres til det 19. århundrede, hvor geolog James Dwight Dana skitserede en måde at kategorisere mineraler på på basis af unikke kombinationer af idealiserede sammensætninger af hovedelementer og geometrisk idealiseret krystalstruktur.

"For eksempel, IMA definerer kvarts som ren siliciumdioxid, men eksistensen af ​​denne idealiserede version er fuldstændig fiktiv, " sagde Morrison. "Hvert eksemplar af kvarts indeholder ufuldkommenheder - spor af dets dannelsesproces, der gør det unikt."

Denne tilgang til kategoriseringssystemet betyder, at mineraler med tydeligt forskellig historisk oprindelse klumpes sammen - som med eksemplet med diamanter - mens andre mineraler, der deler en fælles årsagshistorie, splittes fra hinanden.

"IMA-systemet er typisk, " sagde hovedforfatter Cleland, forklarer, at de fleste klassifikationssystemer inden for naturvidenskab, såsom grundstoffernes periodiske system, er tidsuafhængige, at kategorisere materielle ting "udelukkende på grundlag af åbenlyse ligheder og forskelle, uanset hvordan de blev produceret, eller hvilke ændringer de har gennemgået."

For mange forskere, et tidsuafhængigt system er helt passende. Men denne tilgang fungerer ikke godt for planetariske og andre historisk orienterede geovidenskaber, hvor der lægges vægt på at forstå dannelsen og udviklingen af ​​planetlegemer.

Forskelle i en diamant- eller kvartskrystals dannelseshistorie er afgørende, Cleland sagde, fordi de forhold, hvorunder en prøve blev dannet, og de ændringer, den har gennemgået, "er langt mere informative end blot det faktum, at en krystal kvalificerer sig som diamant eller kvarts."

Hun, Hazen, og Morrison hævder, at det, planetariske videnskabsmænd har brug for, er et nyt system til at kategorisere mineraler, der inkluderer historiske "naturlige arter."

Biologi stod over for et lignende problem, før Darwin fremsatte sin evolutionsteori. For eksempel, mangler en forståelse af, hvordan organismer er historisk forbundet gennem evolutionære processer, Forskere fra det 17. århundrede diskuterede, om flagermus er fugle. Med fremkomsten af ​​Darwins værk i det 19. århundrede, imidlertid, biologer klassificerede dem separat på evolutionære grunde, fordi de mangler en fælles forfader med vinger.

Fordi en universel teori om "mineraludvikling" ikke eksisterer, at skabe et sådant klassifikationssystem for geovidenskaberne er udfordrende. Hazen, Morrison, og Clelands foreslåede løsning er, hvad de kalder en "bootstrap"-tilgang baseret på historisk åbenbaring, informationsrige kemikalier, fysisk, og biologiske egenskaber ved faste materialer. Denne strategi gør det muligt for videnskabsmænd at bygge et historisk system af mineraler, mens de forbliver agnostiske over dets underliggende teoretiske principper.

"Mineraler er de mest holdbare, informationsrige objekter, vi kan studere for at forstå vores planets oprindelse og udvikling, " sagde Hazen. "Vores nye evolutionære tilgang til klassificering af mineraler supplerer de eksisterende protokoller og giver mulighed for strengt at dokumentere Jordens historie."

Morrison var enig, tilføjer:"Genovervejelse af måden, vi klassificerer mineraler på, giver mulighed for at tage fat på store, fremragende videnskabelige mysterier om vores planet og vores solsystem, gennem en mineralogisk linse. I deres ufuldkommenheder og afvigelser fra idealet, mineraler indfanger historien om, hvad der er sket med dem gennem dyb tid - de giver en tidsmaskine til at gå tilbage og forstå, hvad der skete på vores planet og andre planeter i vores solsystem for millioner eller milliarder af år siden."