Een diamant duurt eeuwig, maar dat betekent niet dat alle diamanten een gemeenschappelijke geschiedenis hebben.

Sommige diamanten werden miljarden jaren geleden in de ruimte gevormd toen de koolstofrijke atmosfeer van stervende sterren uitdijde en afkoelde. Tijdens het leven van onze eigen planeet, hoge temperaturen en drukken in de mantel produceerden de diamanten die ons bekend staan ​​als edelstenen. 5, 000 jaar geleden, een grote meteoriet die een koolstofrijk sediment op aarde trof, produceerde een inslagdiamant.

Elk van deze diamanten verschilt van de andere in zowel samenstelling als ontstaan, maar ze zijn allemaal gecategoriseerd als "diamant" door de gezaghebbende gids voor mineralen - de International Mineralogical Association's Commission on New Minerals, Nomenclatuur en classificatie.

Voor veel natuurkundigen deze inconsistentie vormt geen probleem. Maar het IMA-systeem laat onbeantwoorde vragen voor planetaire wetenschappers, geobiologen, paleontologen en anderen die ernaar streven de historische context van mineralen te begrijpen.

Dus, Robert Hazen en Shaunna Morrison van Carnegie werkten samen met professor Carol Cleland, professor wetenschapsfilosofie van CU Boulder, om wetenschappers voor te stellen deze tekortkoming aan te pakken met een nieuw "evolutionair systeem" van minerale classificatie - een systeem dat historische gegevens omvat en veranderingen in de diversiteit en distributie van mineralen weerspiegelt door meer dan 4 miljard jaar geschiedenis van de aarde.

Hun werk wordt uitgegeven door de Proceedings van de National Academy of Sciences .

"We kwamen samen uit de zeer verschillende gebieden van filosofie en planetaire wetenschap om te zien of er een rigoureuze manier was om de dimensie van tijd te betrekken bij discussies over de vaste materialen waaruit de aarde bestaat, ' zei Hazen.

Het IMA-classificatiesysteem voor mineralen dateert uit de 19e eeuw toen geoloog James Dwight Dana een manier schetste om mineralen te categoriseren op basis van unieke combinaties van geïdealiseerde composities van belangrijke elementen en geometrisch geïdealiseerde kristalstructuur.

"Bijvoorbeeld, de IMA definieert kwarts als puur siliciumdioxide, maar het bestaan ​​van deze geïdealiseerde versie is volledig fictief, "Zei Morrison. "Elk exemplaar van kwarts bevat onvolkomenheden - sporen van het vormingsproces dat het uniek maakt."

Deze benadering van het categoriseringssysteem betekent dat mineralen met een duidelijk verschillende historische oorsprong op één hoop worden gegooid - zoals bij het voorbeeld van diamanten - terwijl andere mineralen die een gemeenschappelijke oorzakelijke geschiedenis delen, worden opgesplitst.

"Het IMA-systeem is typisch, " zei hoofdauteur Cleland, verklaren dat de meeste classificatiesystemen in de natuurwetenschappen, zoals het periodiek systeem der elementen, zijn tijdsonafhankelijk, materiële dingen categoriseren "uitsluitend op basis van duidelijke overeenkomsten en verschillen, ongeacht hoe ze zijn geproduceerd of welke wijzigingen ze hebben ondergaan."

Voor veel onderzoekers is een tijdonafhankelijk systeem is volkomen geschikt. Maar deze benadering werkt niet goed voor planetaire en andere historisch georiënteerde geowetenschappen, waar de nadruk ligt op het begrijpen van de vorming en ontwikkeling van planetaire lichamen.

Verschillen in de ontstaansgeschiedenis van een diamant of kwartskristal zijn van cruciaal belang, Cleland zei, omdat de omstandigheden waaronder een monster werd gevormd en de wijzigingen die het heeft ondergaan "veel informatiever zijn dan het loutere feit dat een kristal kwalificeert als diamant of kwarts."

Ze, Hazen, en Morrison stellen dat wat planetaire wetenschappers nodig hebben, een nieuw systeem is voor het categoriseren van mineralen dat historische 'natuurlijke soorten' omvat.

De biologie stond voor een analoog probleem voordat Darwin zijn evolutietheorie naar voren bracht. Bijvoorbeeld, geen begrip hebben van hoe organismen historisch verwant zijn door evolutionaire processen, 17e-eeuwse geleerden debatteerden over de vraag of vleermuizen vogels zijn. Met de komst van Darwins werk in de 19e eeuw, echter, biologen classificeerden ze afzonderlijk op evolutionaire gronden, omdat ze geen gemeenschappelijke voorouder met vleugels hebben.

Omdat er geen universele theorie van "minerale evolutie" bestaat, het creëren van een dergelijk classificatiesysteem voor de geowetenschappen is een uitdaging. Hazen, Morrison, en Cleland's voorgestelde oplossing is wat zij een "bootstrap"-benadering noemen, gebaseerd op historisch onthullende, informatierijke chemische stof, fysiek, en biologische eigenschappen van vaste materialen. Deze strategie stelt wetenschappers in staat om een ​​historisch systeem van minerale soorten op te bouwen, terwijl ze agnostisch blijven over de onderliggende theoretische principes.

"Mineralen zijn de meest duurzame, informatierijke objecten die we kunnen bestuderen om de oorsprong en evolutie van onze planeet te begrijpen, " zei Hazen. "Onze nieuwe evolutionaire benadering voor het classificeren van mineralen vormt een aanvulling op de bestaande protocollen en biedt de mogelijkheid om de geschiedenis van de aarde rigoureus te documenteren."

Morrison was het daarmee eens, toe te voegen:"Het heroverwegen van de manier waarop we mineralen classificeren, biedt de mogelijkheid om grote, opmerkelijke wetenschappelijke mysteries over onze planeet en ons zonnestelsel, door een mineralogische lens. In hun onvolkomenheden en afwijkingen van het ideaal, mineralen leggen het verhaal vast van wat hen door de diepe tijd is overkomen - ze bieden een tijdmachine om terug te gaan en te begrijpen wat er miljoenen of miljarden jaren geleden op onze planeet en andere planeten in ons zonnestelsel gebeurde."