Javier Cuadros, Asesor de Mineralogía de arcilla de Clayground Collective, explica los últimos hallazgos sobre la composición de la arcilla.
La arcilla es el producto de la reacción química entre rocas de silicato y agua. Los diferentes tipos de arcilla y sus diferentes propiedades físicas y químicas están determinados por su composición química individual y su estructura. Dos arcillas bien conocidas son el caolín y la»arcilla expansiva». El caolín se utiliza en numerosas aplicaciones industriales, pero es mejor conocido por ser el componente principal de la arcilla china. La arcilla expansiva es un grupo de minerales al que nos referimos como «esmectita» que se expande a través de la absorción de agua dentro de su estructura. Smectite también tiene muchas aplicaciones industriales, pero crea grandes problemas en la construcción porque absorbe y libera agua dependiendo de las condiciones ambientales. Esto puede provocar un movimiento del suelo con efectos catastróficos en los edificios.
Entonces, ¿cómo se forman estos tipos muy diferentes de arcilla? ¿Por qué a veces se forma caolín y a veces esmectita, o de hecho cualquiera de los muchos otros minerales de arcilla? La mayor parte de la investigación sobre esta cuestión se ha centrado en factores inorgánicos que incluyen: la composición de la roca de silicato original, la química de las aguas que producen el ataque químico de la roca, la temperatura, el pH del agua, etc. La temperatura puede referirse a las condiciones atmosféricas ambientales, la temperatura del agua de lluvia que ataca la roca, o para atacar por las aguas de una fuente específica, como una fuente termal. Hoy en día, las condiciones inorgánicas que producen los diversos tipos de arcillas se entienden razonablemente bien.
Sin embargo, falta una cosa: la vida. Los organismos vivos, en particular los microorganismos, han existido durante la mayor parte de la vida de la Tierra. ¿Qué importancia tienen en los procesos que generan arcilla? ¿Cuánto de la arcilla que nos rodea es como si fuera porque la vida está «interfiriendo» con ella? Imaginen, por ejemplo, que las bacterias literalmente cubren la superficie de cada roca o grano mineral en la Tierra, desde la superficie hasta 3 kilómetros por debajo de la superficie. Las formas de vida son tan diferentes y su actividad tan compleja que esta información es muy difícil de recopilar y sistematizar. Estamos avanzando muy lentamente.
Investigaciones recientes realizadas por mí y otros colaboradores han investigado la reacción de aguas de muy diferentes poblaciones químicas y microbianas en vidrio volcánico. Los microbios prosperaron felizmente en los experimentos, como se puede ver en la foto de abajo: donde la arena negra muestra vidrio volcánico y el material esponjoso blanquecino son las colonias microbianas.
Cuando se observa con un microscopio electrónico, se puede ver cómo los microorganismos se pegan a los granos de vidrio, como en las imágenes de abajo, donde se pueden ver células y tejido biológico en el vidrio (la superficie muy lisa en la imagen de la izquierda) y otras superficies minerales (formas poligonales en la foto de la derecha). Todo en estas imágenes tiene un tamaño de micrómetros (1 micrómetro es 1 millonésima parte de un metro).
hubo algún efecto, como resultado de este contacto? Bueno, no siempre, pero otras veces sí. El efecto principal observado fue que los microbios generaban una «biopelícula» que finalmente encerraba todos los granos de vidrio vistos parcialmente desarrollados en la imagen de color superior. Al final de los experimentos, toda la masa de los granos de vidrio formó un solo cuerpo debido a esta atrapada por los microorganismos. En algunos casos, las condiciones químicas dentro de la biopelícula eran bastante diferentes de las del agua exterior, y la arcilla que se formó también era diferente de la arcilla formada en experimentos de control que no tenían microbios, solo el vidrio y el agua.
¿Qué tipo de arcilla se formó? Esto era principalmente esmectita, pero con diferentes composiciones químicas, y algo de caolín aquí y allá. La composición específica de la esmectita es muy importante para entender el ciclo de vida de las rocas. El efecto de tener esmectita con mucho aluminio es muy diferente de tener esmectita con mucho magnesio. Esta es exactamente la diferencia que los microorganismos hicieron en los experimentos. En la naturaleza, se espera que las arcillas esmectitas de diferente composición provengan de diferentes entornos. Pero este experimento muestra que los microorganismos pueden crear un entorno diferente a muy pequeña escala, junto a la roca que es atacada químicamente, y pueden anular efectivamente las condiciones ambientales a gran escala.
Te alegrará saber que las arcillas que contienen aluminio y magnesio son buenas para modelar, aunque no se comportan exactamente igual cuando se queman.
Esté atento a las noticias en los próximos meses sobre la arcilla como indicador de la vida en Marte.