Javier Cuadros, consulente di mineralogia dell’argilla del Clayground Collective, spiega le ultime scoperte sulla composizione dell’argilla.
L’argilla è il prodotto della reazione chimica tra rocce di silicato e acqua. Diversi tipi di argilla e le loro diverse proprietà fisiche e chimiche sono determinate dalla loro composizione chimica e struttura individuale. Due argille ben note sono caolino e”argilla espansiva”. Il caolino è utilizzato in numerose applicazioni industriali, ma è meglio conosciuto per essere il componente principale dell’argilla cinese. L’argilla espansiva è un gruppo di minerali che chiamiamo “smectite” che si espande attraverso l’assorbimento di acqua all’interno della loro struttura. Smectite ha anche molte applicazioni industriali, ma crea grandi problemi nella costruzione perché assorbe e rilascia acqua a seconda delle condizioni ambientali. Ciò può causare movimenti del terreno con effetti catastrofici sugli edifici.
Quindi, come si formano questi tipi molto diversi di argilla? Perché a volte forma caolino e talvolta smectite, o in effetti uno qualsiasi dei molti altri minerali argillosi? La maggior parte delle ricerche su questa domanda si è concentrata su fattori inorganici tra cui: composizione della roccia di silicato originale, chimica delle acque che producono attacco chimico della roccia, temperatura, pH dell’acqua, ecc. La temperatura può riferirsi alle condizioni atmosferiche ambientali, alla temperatura dell’acqua piovana che attacca la roccia o all’attacco delle acque da una fonte specifica come una sorgente calda. Oggi, le condizioni inorganiche che producono i vari tipi di argille sono ragionevolmente ben comprese.
Manca però una cosa: la vita. Gli organismi viventi, in particolare i microrganismi, sono stati in giro per la maggior parte della vita della Terra. Quanto sono importanti nei processi che generano argilla? Quanto dell’argilla intorno a noi è come se fosse perché la vita “interferisce” con essa? Immaginate, ad esempio, che i batteri coprano letteralmente la superficie di ogni roccia o grano minerale sulla Terra, dalla superficie fino a 3 chilometri sotto la superficie. Le forme di vita sono così diverse e la loro attività così complessa che questa informazione è molto difficile da raccogliere e sistematizzare. Stiamo solo facendo progressi molto lentamente.
Recenti ricerche da parte mia e di altri collaboratori hanno studiato la reazione di acque di chimica molto diversa e popolazioni microbiche sul vetro vulcanico. Microbi prosperato felicemente negli esperimenti come si può vedere nella foto qui sotto: dove la sabbia nera mostra vetro vulcanico e la roba soffice biancastro sono le colonie microbiche.
Quando si guardava usando un microscopio elettronico, si potrebbe vedere come i microrganismi attaccato al vetro grani, come nella foto qui sotto, dove si possono vedere le cellule e tessuti biologici su vetro (la superficie molto liscia sulla foto a sinistra) e altre superfici minerali (forme poligonali, sul lato destro della foto). Tutto in queste immagini è micro-metri di dimensione (1 micro-metro è 1 milionesimo di metro).
C’è stato qualche effetto come risultato di questo contatto? Beh, non sempre, ma altre volte c’era. L’effetto principale osservato era che i microbi generavano un “biofilm” che alla fine racchiudeva tutti i grani di vetro visti in parte sviluppati nell’immagine a colori superiore. Alla fine degli esperimenti, l’intera massa dei grani di vetro formava un unico corpo a causa di questo intrappolamento da parte dei microrganismi. In alcuni casi, le condizioni chimiche all’interno del biofilm erano piuttosto diverse da quelle nell’acqua esterna, e l’argilla che si formava era anche diversa dall’argilla formata in esperimenti di controllo che non avevano microbi, solo il vetro e l’acqua.
Che tipo di argilla si è formata? Questo era principalmente smectite, ma con diverse composizioni chimiche, e qualche caolino qua e là. La composizione specifica della smectite è molto importante per comprendere il ciclo vitale delle rocce. L’effetto di avere smectite con molto alluminio è molto diverso dall’avere smectite con molto magnesio. Questa è esattamente la differenza che i microrganismi hanno fatto negli esperimenti. In natura, si prevede che le argille di smectite di diversa composizione provengano da ambienti diversi. Ma questo esperimento mostra che i microrganismi possono creare un ambiente diverso su scala molto piccola, vicino alla roccia che viene attaccata chimicamente, e possono efficacemente ignorare le condizioni ambientali su larga scala.
Sarai felice di sapere che le argille contenenti sia alluminio che magnesio sono buone per la modellazione, anche se non si comportano esattamente allo stesso modo quando vengono cotte.
Fai attenzione alle notizie nei prossimi mesi sull’argilla come indicatore della vita su Marte.