Przystanek nauka - portal Uniwesytetu Śląskiego w Katowicach

Przyszłość energetyczna ludzkości zależy od ciągłych dostaw kluczowych metali, takich jak złoto, miedź i tellur, które są niezbędne w produkcji ekologicznych technologii, takich jak urządzenia do przechowywania baterii, panele słoneczne i turbiny wiatrowe. Wszystkie te pierwiastki są trudno dostępne, a ich zasoby stopniowo się wyczerpują, podczas gdy zapotrzebowanie na nie wciąż rośnie.

Pewną nadzieję w tym zakresie przynoszą najnowsze badania prowadzone przez międzynarodowy zespół pod kierownictwem naukowców z Centre for Sustainable Resource Extraction (Centrum Zrównoważonego Wydobycia Zasobów) na Uniwersytecie w Leicester, opublikowane niedawno (31.01.2022) w czasopiśmie „Nature Communications” a sfinansowane przez brytyjską Radę Badań nad Środowiskiem Naturalnym (Natural Environment Research Council, NERC). Badacze informują, że u podstawy skorupy ziemskiej znajduje się „zawór”, który w uzależnieniu od temperatury może umożliwiać przepływ tych istotnych metali na płytsze poziomy skorupy.

Metale, bez których przyspieszenie „zielonej rewolucji” nie byłoby możliwe, w największej ilości są zgromadzone w płaszczu naszej planety, czyli w drugiej po skorupie warstwie, na głębokościach przekraczających dziesiątki kilometrów. Taka głębokość oznacza, że są zupełnie niedostępne do bezpośredniego wydobycia.

Na szczęście od czasu do czasu bardzo sprawnie wykonuje za nas pracę, z którą sami nie poradzilibyśmy sobie nawet wieloletnią pracą. Magma zgromadzona w płaszczu Ziemi wznosi się czasem do skorupy i może przenosić, a następnie prowadzić do koncentracji i osadzania się dużej ilości metali na poziomie dostępnym do wydobycia.

– Kiedy magmy docierają do podstawy skorupy, warunki, które tam występują, działają na metale jak ekosfera – kreują i kontrolują optymalne warunki. Jeśli temperatura jest zbyt wysoka lub zbyt niska, te „zawory” pozostają zamknięte i metale nie mogą przez nie przejść – opowiada dr David Holwell, profesor nadzwyczajny geologii stosowanej i środowiskowej oraz główny autor publikacji. – Odkryliśmy, że w niektórych przypadkach warunki są „w sam raz” – przy około 1000 ° C, gdzie metale takie, jak miedź, złoto i tellur mogą zostać uwolnione.

– Ten artykuł stanowi fantastyczne dzieło zespołu projektowego, które rzuca nowe światło na procesy magmowe zachodzące głęboko w skorupie ziemskiej, ale które mają poważne konsekwencje dla dostępności metali o krytycznym znaczeniu dla ludzkości. Wyniki umożliwią bardziej ukierunkowaną eksplorację minerałów, a tym samym zmniejszą ślad środowiskowy związany z odkryciem i wydobyciem zielonych metali – komentuje prof. Jamie Wilkinson z Muzeum Historii Naturalnej w Londynie, koordynujący projekt FAMOS.

Prace są właśnie częścią finansowanego przez NERC projektu FAMOS (From Arc Magmas to Ores, ang. Od magm łukowych do rudy), w której obok badaczy z Leicester zaangażowani są między innymi naukowcy z Cardiff University, University of Western Australia oraz kompanii wydobywczej BHP.

Badacze porównali panujące tam warunki do ekosfery (części układu wokół gwiazdy, w którym warunki są optymalne do życia, zwanej też strefą zamieszkiwalną), ponieważ podobnie jak w warunkach kosmicznych, odpowiednie warunki same się kontrolują i utrzymują. W języku angielskim naukowcy używają metaforycznego określenia strefy zamieszkiwalnej - Goldilocks Zone, w nawiązaniu do znanej baśni o złotowłosej i trzech misiach, w której bohaterka zawsze wybiera optymalne rozwiązanie (nie za duże i nie za małe). Dodatkowy walor metaforyczny (złote włosy – pokłady złota) niestety umyka w polskim tłumaczeniu.

Badania źródłowe: Holwell, D.A., Fiorentini, M.L., Knott, T.R. et al. Mobilisation of deep crustal sulfide melts as a first order control on upper lithospheric metallogeny. Nat Commun 13, 573 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-28275-y

Opracowano na podstawie artykułu Geologists uncover ‘Goldilocks Zone’ for precious metals in Earth’s crust opublikowanego na stronie internetowej University of Leicester