Un diamante dura per sempre, ma questo non significa che tutti i diamanti abbiano una storia comune.

Alcuni diamanti si sono formati miliardi di anni fa nello spazio mentre le atmosfere ricche di carbonio delle stelle morenti si espandevano e si raffreddavano. Nella vita del nostro pianeta, alte temperature e pressioni nel mantello hanno prodotto i diamanti che ci sono familiari come gemme. 5, 000 anni fa, un grande meteorite che ha colpito un sedimento ricco di carbonio sulla Terra ha prodotto un diamante da impatto.

Ciascuno di questi diamanti differisce dagli altri sia per composizione che per genesi, ma tutti sono classificati come "diamante" dall'autorevole guida ai minerali:la Commissione sui nuovi minerali dell'Associazione Mineralogica Internazionale, Nomenclatura e classificazione.

Per molti scienziati fisici, questa incoerenza non pone alcun problema. Ma il sistema IMA lascia domande senza risposta per gli scienziati planetari, geobiologi, paleontologi e altri che si sforzano di comprendere il contesto storico dei minerali.

Così, Robert Hazen e Shaunna Morrison di Carnegie hanno collaborato con la professoressa di filosofia della scienza della CU Boulder Carol Cleland per proporre che gli scienziati affrontino questa mancanza con un nuovo "sistema evolutivo" di classificazione dei minerali, uno che includa dati storici e rifletta i cambiamenti nella diversità e distribuzione dei minerali attraverso più di 4 miliardi di anni di storia della Terra.

Il loro lavoro è pubblicato da Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

"Siamo venuti insieme da campi molto diversi della filosofia e della scienza planetaria per vedere se c'era un modo rigoroso per portare la dimensione del tempo nelle discussioni sui materiali solidi che compongono la Terra, " Ha detto Hazen.

Il sistema di classificazione IMA per i minerali risale al 19° secolo quando il geologo James Dwight Dana ha delineato un modo per classificare i minerali sulla base di combinazioni uniche di composizioni idealizzate di elementi principali e struttura cristallina geometricamente idealizzata.

"Per esempio, l'IMA definisce il quarzo come puro biossido di silicio, ma l'esistenza di questa versione idealizzata è completamente fittizia, " ha detto Morrison. "Ogni esemplare di quarzo contiene imperfezioni, tracce del suo processo di formazione che lo rendono unico".

Questo approccio al sistema di categorizzazione significa che i minerali con origini storiche nettamente diverse sono raggruppati insieme, come nell'esempio dei diamanti, mentre altri minerali che condividono una storia causale comune sono divisi.

"Il sistema IMA è tipico, " ha detto l'autore principale Cleland, spiegando che la maggior parte dei sistemi di classificazione nelle scienze naturali, come la tavola periodica degli elementi, sono indipendenti dal tempo, categorizzare le cose materiali "esclusivamente sulla base di evidenti somiglianze e differenze, indipendentemente da come sono stati prodotti o da quali modifiche hanno subito."

Per molti ricercatori, un sistema indipendente dal tempo è del tutto appropriato. Ma questo approccio non funziona bene per le geoscienze planetarie e altre geoscienze storicamente orientate, dove l'accento è posto sulla comprensione della formazione e dello sviluppo dei corpi planetari.

Le differenze nella storia formativa di un diamante o di un cristallo di quarzo sono critiche, Cleland ha detto, perché le condizioni in cui si è formato un campione e le modifiche che ha subito "sono molto più informative del semplice fatto che un cristallo si qualifichi come diamante o quarzo".

Lei, Hazen, e Morrison sostengono che ciò di cui hanno bisogno gli scienziati planetari è un nuovo sistema di categorizzazione dei minerali che includa i "tipi naturali" storici.

La biologia ha affrontato un problema analogo prima che Darwin proponesse la sua teoria dell'evoluzione. Per esempio, mancanza di una comprensione di come gli organismi sono storicamente correlati attraverso i processi evolutivi, Gli studiosi del XVII secolo hanno discusso se i pipistrelli siano uccelli. Con l'avvento dell'opera di Darwin nel XIX secolo, però, i biologi li hanno classificati separatamente per motivi evolutivi, perché mancano di un antenato comune con le ali.

Poiché non esiste una teoria universale dell'"evoluzione minerale", creare un tale sistema di classificazione per le geoscienze è impegnativo. Hazen, Morrison, e la soluzione proposta da Cleland è ciò che chiamano un approccio "bootstrap" basato su sostanza chimica ricca di informazioni, fisico, e attributi biologici dei materiali solidi. Questa strategia consente agli scienziati di costruire un sistema storico di tipi di minerali pur rimanendo agnostici sui suoi principi teorici sottostanti.

"I minerali sono i più durevoli, oggetti ricchi di informazioni che possiamo studiare per comprendere l'origine e l'evoluzione del nostro pianeta, Hazen ha detto. "Il nostro nuovo approccio evolutivo alla classificazione dei minerali integra i protocolli esistenti e offre l'opportunità di documentare rigorosamente la storia della Terra".

Morrison ha concordato, aggiungendo:"Ripensare al modo in cui classifichiamo i minerali offre l'opportunità di affrontare grandi, misteri scientifici eccezionali sul nostro pianeta e il nostro Sistema Solare, attraverso una lente mineralogica. Nelle loro imperfezioni e deviazioni dall'ideale, i minerali catturano la storia di ciò che è accaduto loro nel tempo profondo:forniscono una macchina del tempo per tornare indietro e capire cosa stava accadendo sul nostro pianeta e su altri pianeti nel nostro sistema solare milioni o miliardi di anni fa".