کمیاب‌ترین ماده معدنی روی زمین چیست؟

بیشتر انسان‌ها احتمالا بدون اینکه بدانند که کوارتز رایج‌ترین ماده معدنی روی زمین است، زیبایی اسرارآمیز آن را دیده‌اند، اما کمیاب‌ترین کانی روی زمین کدام است؟

از رگه‌های درخشانی که در شن و ماسه دیده می‌شود، تا جواهرات معدنی واقعی پنهان، مواد معدنی در سراسر سیاره زمین پراکنده‌اند. طبق تعریف انجمن زمین‌شناسی ایالات متحده، ماده معدنی یا کانی یک عنصر یا ترکیب غیرآلی طبیعی است که دارای ساختار داخلی منظم و ترکیب شیمیایی مشخص است.

هر نوع ماده معدنی در ساختار درونی خود نظم مخصوص به خود را نشان می‌دهد و ترکیب شیمیایی منحصر‌به‌فردی دارد. شکل بلورهای ماده معدنی و همچنین سایر ویژگی‌های فیزیکی آن می‌تواند متفاوت باشد.

به گزارش لایوساینس، کمیاب‌ترین کانی روی زمین کیاتیت (Kyawthuite) نام دارد. فقط یک بلور از آن در منطقه مگک میانمار پیدا شده است. پایگاه اطلاعات مواد معدنی موسسه فناوری کالیفرنیا، کیاتیت کشف‌شده را سنگ جواهر نارنجی‌رنگ کوچکی (۱.۶۱ قیراط) توصیف می‌کند که انجمن بین‌المللی کانی‌شناسی در سال ۲۰۱۵ رسما آن را شناسایی کرد.

اگرچه اطلاعات کمی درمورد کیاتیت وجود دارد، بنابراین اجازه بدهید که سراغ دومین ماده معدنی نادر روی زمین برویم. این ماده «پینایت» نام دارد که به شکل بلورهای شش‌وجهی قرمز تیره دیده می‌شود (البته در موارد استثنا به رنگ صورتی نیز وجود دارد).

اگرچه پینایت اکنون راحت‌تر از گذشته پیدا می‌شود، این کانی همچنان نادر است و ساختار شیمیایی که دارد، آن را به معمایی علمی تبدیل می‌کند. جورج راسمن، استاد کانی‌شناسی است که از دهه ۱۹۸۰ در موسسه فناوری کالیفرنیا روی پینایت مطالعه می‌کند و پایگاه داده گسترده‌ای از تمام نمونه‌هایی که در سطح میکروسکوپی تجزیه‌و‌تحلیل کرده است، دارد. او می‌گوید در سال ۱۹۵۲، آرتور پین کلکسیونر و دلال جواهرات، دو بلور زرشکی‌رنگ از آن را در میانمار به دست آورد. پین فکر می‌کرد این بلورها یاقوت هستند، چرا که این منطقه به خاطر یاقوت‌ شهرت دارد. او نمی‌دانست که آن‌ها چیزی بسیار کمیاب‌تر هستند.

پینایت گاهی همراه با یاقوت‌ها و سایر سنگ‌های قیمتی پیدا می‌شود. این موضوع توضیح می‌دهد که چرا پین زمانی که در سال ۱۹۵۴ آن‌ها را برای مطالعه بیشتر به موزه بریتانیا اهدا کرد، فکر می‌کرد یاقوت هستند. نمونه پینایت دیگری از میانمار در سال ۱۹۷۹ ظاهر شد و تا سال ۲۰۰۱، آن سه بلور تنها نمونه‌های شناخته‌شده پینایت در جهان بودند.

اولین بلور پینایت که کشف شد و به «پینایت شماره ۱» معروف است، بعدا توسط راسمن تجزیه‌و‌تحلیل شد. آخرین مطالعه‌ی او در رابطه با پینایت در سال ۲۰۱۸ در مجله‌ی Mineralogical Magazine منتشر شد. او به لایوساینس گفت: «من روی اولین نمونه مطالعه کردم. نتایج من به معیاری تبدیل شد که اکتشافات بعدی پینایت براساس آن تایید شد.»

در پژوهش مذکور راسمن عناصر تشکیل‌دهنده پینایت را تعیین کرد. در روش طیف‌سنجی مادون قرمز، از تابش مادون قرمز برای شناسایی عناصر براساس نحوه جذب، بازتابش و ساطع کردن نور استفاده می‌شود. به کمک طیف‌سنجی رامان، از نور لیزر برای پراکنش نور فرابنفش یا مادون قرمز استفاده می‌شود که باعث می‌شود مولکول‌ها ارتعاشات منحصربه‌فردی آزاد کنند که به کمک آن‌ها می‌توان مواد را شناسایی کرد.

راسمن همچنین متوجه شد ترکیب شیمیایی که در ابتدا توسط دانشمندان موزه بریتانیا تعیین شده بود، حاوی یک اشتباه است. درحالی‌که آن‌ها آلومینیوم، بور، کلسیم و اکسیژن را به درستی شناسایی کرده بودند، موفق به تشخیص عنصر زیرکونیوم نشده بودند. موضوع دیگری که راسمن متوجه شد، این بود که علت رنگ قرمز پینایت چیست. این کانی دارای مقادیر اندکی وانادیوم و کروم است که می‌تواند به آن ظاهری شبیه یاقوت بدهد.

اما علت کمیاب بودن پینایت چیست؟ اول اینکه، این کانی فقط در میانمار یافت می‌شود، اما دلیل اصلی آن در شکل‌گیری آن نهفته است. پینایت بلور بورات است، یعنی حاوی بور است. پینایت همچنین حاوی زیرکونیوم است. تشکیل پیوند میان بور و زیرکونیوم به سختی امکان‌پذیر است. درواقع، پینایت تنها ماده معدنی است که در آن در طبیعت این دو عنصر با هم پیوند ایجاد کرده‌اند.

درحالی‌که دلیل آن هنوز مشخص نیست، تاکنون زیرکونیوم و بور در غلظت‌های قابل‌توجهی درکنار هم پیدا نشده‌اند. همچنین ممکن است این عناصر در مقایسه با عناصر دیگری که می‌توانند با آن‌ها پیوند ایجاد کنند، در کنار هم چندان پایدار نباشند. راسمن می‌گوید: «تا جایی که می‌دانم، کسی مطالعه جدی درمورد شرایطی که برای تشکیل پینایت نیاز است، انجام نداده است. من از تلاشی برای تولید آن در آزمایشگاه اطلاع ندارم.»

راسمن دراین‌باره که چرا پینایت و بسیاری از سنگ‌های گران‌بهای دیگر مانند کیاتیت در میانمار یافت می‌شوند، ایده‌ای دارد.

زمانی که ابرقاره باستانی گوندوانا در حدود ۱۸۰ میلیون سال پیش شروع به تجزیه شدن کرد، هند به سمت شمال حرکت کرد و با آن‌چه اکنون جنوب آسیا است، برخورد کرد. فشار و گرمای حاصل از این برخورد گنجینه‌ای از سنگ‌ها را تشکیل داد که بسیاری از آن‌ها سنگ‌های قیمتی هستند. راسمن فکر می‌کند که بور موجود در پینایت و سایر کانی‌های بورات احتمالا از دریاهای کم‌عمق اطراف توده‌ی خشکی که تازه تشکیل‌ شده بود، منشا گرفتند.

بلورهای زیادی که صاحبان آن‌ها فکر می‌کنند ممکن است پینایت باشند، به‌منظور شناسایی برای راسمن فرستاده می‌شوند. برخی از آن‌ها دهه‌ها از دید عموم پنهان بوده‌اند، زیرا اغلب در کیسه‌های سنگ‌های قیمتی تراش‌نخورده یا در دستان دلالان و کلکسیونرهایی که به اشتباه آن‌ها را شناسایی کرده بودند، قرار داشته‌اند.

راسمن گفت پینایتی که برای جواهرات لوکس مناسب باشد، به‌سختی به دست می‌آید و ارزش آن به ۶۰ هزار دلار در هر قیراط می‌رسد.

گفتنی است که نگرانی‌های اخلاقی در رابطه با معدنکاری در میانمار وجود دارد. این کشور به خاطر سنگ‌های قیمتی و نمونه‌های موجودات ریز ماقبل تاریخ که در کهربا به دام افتاده‌اند، مشهور است.

دیده‌بان حقوق بشر آگاهی مردم را درباره‌ی نقض حقوق بشر توسط دولت نظامی میانمار افزایش می‌دهد. صنعت معدنکاری این کشور دارای معدن‌های ناامن و آلوده به بیماری است و از نیروی کار اجباری و کودکان استفاده می‌کند. برخی از شرکت‌های جواهرسازی به دلیل نقض حقوق بشر، از خرید سنگ‌های قیمتی که در این منطقه استخراج شده است، امتناع می‌کنند و برخی از دانشمندان از مطالعه نمونه‌هایی که از این کشور آمده است، خودداری می‌کنند.

امروزه پینایت نسبت به گذشته رایج‌تر شده است. بلورهای متعددی در سال ۲۰۰۵ پیدا شدند و پینایت را بیشتر می‌توان در مناطق Wet Loo و Therein Taung یافت. اگرچه، پینایت دیگر عنوان کمیاب‌ترین ماده معدنی را ندارد، همچنان جواهری واقعی است.