El origen de las especies (minerales): del polvo cósmico a la vida en la Tierra

En la actualidad se conocen casi 9 millones de especies de seres vivos y algo más de 5400 minerales distintos. A mediados del siglo XIX, Charles Darwin demostró que la enorme diversidad de la vida es el resultado de la evolución de las especies como respuesta a las siempre cambiantes condiciones del entorno. Estudios recientes muestran que en la naturaleza también existen complejos procesos de evolución mineral. La investigación de esos procesos y su relación con los cambios en los medios de cristalización proporcionan una nueva perspectiva histórica a la mineralogía. 

Diversidad y evolución mineral 

Parece claro que el gran número de minerales descritos hasta ahora es indicativo de la gran diversidad de las condiciones fisicoquímicas de la Tierra. Al igual que los seres vivos, los minerales reflejan el ambiente del que proceden. Y de la misma manera que los biólogos pueden decirnos que una asociación determinada de animales y plantas corresponde a un clima tropical, templado o polar, los geólogos saben que un conjunto de minerales de una roca solo puede haberse formado en el mar, en el interior de la corteza terrestre o dentro de la cámara magmática de un volcán. 

Desde hace ya varios siglos, los científicos han construido un inventario de los minerales terrestres y, de forma parecida a cómo se ha hecho con los animales, plantas y otros organismos, los han clasificado según sus características comunes. En el caso de los minerales, estas características son químicas y estructurales y no morfológicas y de parentesco, como las empleadas en la clasificación biológica. 

Tras la publicación de El Origen de las Especies de Darwin en 1859, la clasificación biológica, que inicialmente solo constituía un sistema sencillo y racional para nombrar y ordenar todas las especies (tanto actuales como fósiles), adquirió un nuevo sentido y se convirtió en una representación de la evolución de los seres vivos. 

En el caso del mundo mineral, la primera hipótesis de evolución fue planteada por A.G. Zhabin en 1979 y, poco después, en 1982, Nikolai. P. Yushkin mostró que se apreciaba una creciente complejidad mineralógica en la superficie terrestre. Sin embargo, no fue hasta 2008 cuando Robert M. Hazen y sus colaboradores presentaron a la comunidad científica una teoría general de la evolución mineral. En ella propusieron que las especies minerales han aparecido en la Tierra a medida que sus condiciones fisicoquímicas han cambiado. De acuerdo con esto, la creciente diversidad mineralógica de la Tierra comenzó antes de su formación y se desarrolló posteriormente a lo largo de tres eras mineralógicas, las cuales pueden dividirse a su vez en diez etapas.

Era Prenebular

Durante miles de millones de años los minerales no existieron. Hubo que esperar a que se formaran, envejecieran y estallaran las primeras estrellas para que el espacio quedara sembrado de elementos químicos. Pudieron formarse entonces los primeros minerales, apenas una docena de especies diferentes. Entre ellas se encontraban algunos carburos, nitruros, óxidos y silicatos de magnesio, además de grafito y diamante en mayor cantidad. Sin duda fue un buen comienzo.

Era de la Acreción Planetaria

Los siguientes millones de años tras la aparición del primer material cristalino fueron mineralógicamente poco variados. El polvo mineral y los gases procedentes de las supernovas tuvieron que viajar por el espacio mucho tiempo hasta que la fuerza de la gravedad los concentrara en una nebulosa solar. Entonces comenzaron las reacciones de fusión nuclear, nuestro sol se encendió y empezó una nueva era mineralógica, la cual puede dividirse en dos etapas. 

La primera de estas etapas se inició hace más de 4600 millones de años y consistió en la formación de condritas, un material rocoso generado por la acreción de partículas minerales a temperaturas relativamente bajas. Entonces el número de especies minerales aumentó y aparecieron las primeras aleaciones de hierro y níquel, algunos sulfuros y fosfuros, y asociaciones de óxidos y silicatos.

En una segunda etapa, la acreción de material condrítico condujo a la formación de planetesimales cuya agregación dio lugar a los planetas. En el caso de la Tierra, comenzó la fusión parcial de las rocas y se segregaron magmas de composición algo diferente de la de las condritas. La cristalización de estos magmas y su ocasional alteración por la presencia de agua dio lugar a nuevos minerales: piroxenos, plagioclasas, cuarzo, feldespato potásico, micas y algunos carbonatos y fosfatos. El número total de especies minerales ascendió a 250. 

Pero la Era de la Acreción Planetaria acabó con un gran cataclismo. El impacto del planetoide Theia estuvo a punto de destruir la Tierra. Afortunadamente eso no ocurrió, aunque sí se produjo una intensa fusión y mezcla de los materiales terrestres y de Theia, parte de los cuales fueron eyectados y formaron la Luna. La colisión de Theia con la Tierra causó, además, la desaparición de muchos minerales formados previamente. Fue un equivalente mineralógico de la extinción de los dinosaurios (y otros muchos seres vivos) cuando el meteorito Chicxulub impactó contra la Tierra a finales del periodo Cretácico. Pero los procesos mineralogenéticos recomenzaron y se inició una nueva era. 

Era de la Reelaboración del Manto y la Corteza Terrestres

Esta era comenzó con la evolución de las rocas ígneas y la generación progresiva de magmas con composiciones cada vez más diferentes de las iniciales (tercera etapa). En esta generación, la presencia de componentes volátiles, como el agua y el dióxido de carbono, hizo posible la cristalización de hidróxidos, hidratos, óxidos y carbonatos. Por otro lado, se produjo el refundido de algunas rocas ígneas previas, mayoritariamente basaltos. En los nuevos magmas se concentraron elementos químicos, como el litio, berilio, boro, niobio, tántalo y uranio, que antes se encontraban demasiado dispersos como para formar minerales. Se estima que al final de esta cuarta etapa de evolución mineral, la Tierra contaba con unas 1000 especies minerales diferentes, una diversidad mineralógica mayor que la de la Luna, Marte, Venus y Mercurio. 

Hace aproximadamente 3000 millones, con la puesta en marcha de la tectónica de placas, se inició una quinta etapa de evolución mineral. Las rocas y sedimentos que comenzaron a regresar hacia el manto en las zonas de subducción reaccionaron dando lugar a la aparición de nuevos minerales, como sulfuros y sulfosales. Por otro lado, la ascensión de rocas profundas en las zonas de colisión continental hizo que muchos minerales formados a altas presiones y/o temperaturas quedaran expuestos a condiciones muy diferentes. A consecuencia de ello, se transformaron y alteraron.

Al final de esta era de evolución mineral había unas 1500 especies minerales diferentes. Este número dista todavía bastante de los aproximadamente 5400 minerales terrestres descritos hasta ahora. ¿De dónde salieron las restantes especies minerales que hacen de la Tierra el lugar con mayor diversidad mineralógica del sistema solar? Como en tantas otras cosas que han sucedido o suceden en nuestro planeta, debemos dirigir la mirada hacia el mundo de los seres vivos.

Tras una larga y mineralógicamente improductiva sexta etapa de la evolución mineral, la situación cambió cuando los organismos vivos «inventaron» la fotosíntesis y la superficie de la Tierra se «contaminó» con oxígeno. El punto de inflexión lo constituyó lo que se conoce como el Gran Evento de Oxidación, que comenzó hace aproximadamente 2500 millones de años. El progresivo aumento de las condiciones oxidantes en la atmósfera y la hidrosfera permitió la formación de nuevos óxidos, hidróxidos e hidratos, fundamentalmente a partir de la meteorización, alteración y oxidación de minerales prexistentes. En la séptima etapa de evolución mineral aparecieron numerosos silicatos hidratados de uranio, además de minerales de cobre, boro, vanadio, magnesio, selenio, teluro, arsénico, antimonio, bismuto, plata y mercurio, muchos de ellos en distintos estados de oxidación. Toda una explosión de «minerodiversidad»

A pesar de esa reactivación de los procesos mineralogenéticos, los siguientes 1000 millones de años han sido denominados por los científicos el «Billón Aburrido», aunque es bastante probable que su «aburrimiento» se deba principalmente a que todavía no hemos sido capaces de extraer mucha información de las rocas de esa época. En cualquier caso, en la octava etapa denominada del Océano Intermedio parece que únicamente aumentó el volumen total de minerales.

Tras esta etapa, la Tierra sufrió un enfriamiento sin precedentes y quedó casi completamente cubierta por una gruesa capa de hielo, que se convirtió en la especie mineral dominante en la superficie de nuestro planeta. A pesar de ello, durante esta novena etapa, denominada de Tierra Bola de Nieve, se formaron los llamados carbonatos de casquete (calcita, aragonito y dolomita) y abundantes minerales de la arcilla. También la actividad volcánica consiguió ocasionalmente perforar el inmenso manto de hielo y producir algunas mineralizaciones que contribuyeron modestamente a la diversidad mineral de la Tierra.

Afortunadamente, hace poco más de 600 millones de años, la Tierra entró de nuevo en una etapa más cálida. La evolución biológica que tuvo lugar desde entonces condujo al desarrollo de complejos procesos de biomineralización en los que los carbonatos de calcio y magnesio juegan un papel fundamental. Gracias a ellos, en la décima etapa de la evolución mineral —en la que nos encontramos ahora—, aparecieron sutiles combinaciones de materia orgánica y mineral con propiedades físicas nuevas, las cuales son, por supuesto, útiles para los seres vivos. 

Historia mineral

Independientemente de las eras y etapas en que podamos dividir la historia mineralógica de la Tierra, las evidencias de un proceso evolutivo nos hacen ver el mundo mineral desde una nueva perspectiva. Ya no podemos considerar los minerales como meros compuestos químicos atemporales. Los minerales tienen su historia y tienen historias que contar. Encontramos minerales que han cristalizado hace solo unos pocos meses o incluso horas, mientras que otros se formaron cuando todavía no había aparecido el primer ser vivo sobre la faz de la Tierra. Algunos constituyen las rocas terrestres más antiguas y han sido testigos del inicio de la tectónica de placas o de la fotosíntesis en nuestro planeta. Todos ellos, de forma similar a como ocurre con los fósiles, contienen información del pasado, una información registrada en sus particularidades estructurales, morfológicas, cristaloquímicas e isotópicas. Según nos muestran las últimas investigaciones, una interpretación correcta de esa información requiere considerar la componente histórica del mundo mineral. Solo de ese modo podremos conocer mejor la historia de nuestro planeta.

Cortesía de Muy Interesante

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