عناصر خاکی کمیاب تقریباً در همه جا هستند؛ از صفحه نمایش گوشی هوشمند گرفته تا دستگاه MRI در بیمارستان، از باتری خودروهای برقی تا پالایشگاه‌های نفت و گاز. این عناصر، از اجزای اصلی زندگی مدرن محسوب می‌شوند.
با افزایش تنش‌های جهانی، رقابت برای دسترسی به این مواد معدنی نیز شدت گرفته است. در تیترهای اخیر، شاهد توقف صادرات عناصر خاکی کمیاب از چین به ایالات متحده بودیم و هم‌زمان توافقی برای تضمین دسترسی آمریکا به منابع معدنی اوکراین به امضا رسیده است.
آیا این عناصر واقعاً کمیاب هستند؟
واقعیت کمیابی عناصر خاکی کمیاب
برخلاف نامشان، عناصر خاکی کمیاب در طبیعت نایاب نیستند. آنچه نادر است، وجود آن‌ها در غلظت‌هایی است که استخراج اقتصادی را ممکن کند. این ذخایر به‌طور نامتوازن در سراسر جهان پراکنده‌اند و اغلب در اعماق زمین مدفون شده‌اند، مسئله‌ای که کنترل تولید و زنجیره تأمین جهانی را پیچیده کرده است.
تحقیقات دانشگاه تافتس برای کشف منشأ عناصر خاکی کمیاب
دانشمندان دانشگاه تافتس در تلاش‌اند تا بفهمند چرا و چگونه این عناصر در نقاط خاصی از زمین تجمع یافته‌اند. یافته‌های آن‌ها نشان می‌دهد حرکت قاره‌ها در طول میلیاردها سال نقش مهمی در شکل‌گیری و پنهان شدن این ذخایر ارزشمند داشته است.
پیدایش ابرقاره‌ها و نقش آن‌ها در شکل‌گیری ذخایر معدنی
حرکت زمین در طول تاریخ
برای درک این داستان معدنی باید به گذشته‌های دور بازگردیم. سطح زمین همواره در حال حرکت است. طی میلیون‌ها سال، توده‌های بزرگ خشکی حرکت می‌کنند، به یکدیگر برخورد می‌کنند، از هم جدا می‌شوند و چهره سیاره را تغییر می‌دهند.
پانگه‌آ و چرخه‌های ابرقاره‌ای
خانم جیل ون‌تانگرن، استاد و رئیس دپارتمان علوم زمین و اقلیم در دانشگاه تافتس، توضیح می‌دهد:
«اغلب ما با ابرقاره پانگه‌آ آشناییم؛ ابرقاره‌ای که حدود ۳۰۰ میلیون سال پیش شکل گرفت و قاره‌های کنونی از آن جدا شدند. اما پانگه‌آ تنها ابرقاره تاریخ نیست. در طول تاریخ زمین، حداقل پنج چرخه ابرقاره‌ای داشته‌ایم؛ دوره‌هایی که در آن قاره‌ها به هم می‌پیوندند و سپس دوباره از هم جدا می‌شوند. به نظر می‌رسد این فرآیند هر ۵۰۰ میلیون سال تکرار می‌شود.»
آغاز شکل‌گیری عناصر معدنی
شکاف‌های زمین و پیدایش ماگمای غنی از عناصر کمیاب
با جدا شدن قاره‌ها، شکاف‌هایی ایجاد می‌شود که به آن‌ها مناطق کششی گفته می‌شود؛ جایی که صفحات تکتونیکی از هم دور می‌شوند. این مناطق، محل تولد ماگماهای سرشار از عناصر خاکی کمیاب هستند.
ون‌تانگرن توضیح می‌دهد:
«با دور شدن سنگ‌ها از هم، فشار کاهش می‌یابد و باعث ذوب شدن آن‌ها می‌شود. این فرآیند مانند برداشتن در بطری نوشابه است که حباب‌ها به سطح می‌آیند. ماگماهای اولیه، بیشترین میزان عناصر خاکی کمیاب و دیگر عناصر ناسازگار را در خود دارند و سپس وارد پوسته زمین می‌شوند؛ یا در مراکز آتشفشانی فوران می‌کنند یا در عمق جامد می‌شوند.»
برخی از این ماگماهای غنی از مواد معدنی، در نزدیکی سطح زمین سرد شدند، اما برخی دیگر به اعماق بازگشتند یا همچنان در عمق‌هایی مدفون‌اند که با فناوری فعلی قابل استخراج نیستند.
رقابت برای کنترل منابع کمیاب
چین؛ رهبر بلامنازع بازار
امروزه تعداد ذخایر اقتصادی قابل استخراج بسیار محدود است. چین با استخراج نزدیک به ۷۰ درصد تولید جهانی از معدن بایان اوبو، بازار را در دست دارد. ایالات متحده نیز دارای عملیات کوچکتری در «مانتین پس» کالیفرنیاست و چند کشور دیگر هم ذخایر پراکنده‌ای دارند.
در اواخر دهه ۱۹۹۰ و اوایل ۲۰۰۰، چین با عرضه گسترده این عناصر به بازار، قیمت‌ها را کاهش داد و باعث تعطیلی تولیدکنندگان دیگر در جهان شد. این اقدام، وابستگی جهانی به چین را رقم زد.
احیای منابع داخلی آمریکا
در پاسخ به این وابستگی، دولت آمریکا اقداماتی برای بازسازی تأمین داخلی انجام داده است. سرمایه‌گذاری‌های قانون زیرساخت و اشتغال ۲۰۲۱ و همچنین کمک وزارت دفاع آمریکا به دنبال راه‌اندازی کامل عملیات معدن «مانتین پس» هستند؛ هرچند این هدف ممکن است تا یک دهه زمان ببرد.
همچنین امیدهایی وجود دارد که ذخایر معدنی اوکراین بتوانند به تنوع در عرضه کمک کنند؛ اما پتانسیل واقعی آن‌ها هنوز مشخص نیست.
ون‌تانگرن هشدار می‌دهد:
«مرزهای سیاسی و تمایل به دسترسی به منابع معدنی، همواره منشأ درگیری‌های اقتصادی و نظامی بوده‌اند. احتمالاً این روند با گذار جهانی به انرژی سبز و افزایش وابستگی به عناصر خاکی کمیاب، ادامه خواهد یافت.»
جست‌وجوی میدانی برای منابع جدید
از قطب جنوب تا ماین؛ پژوهش میدانی برای کشف عناصر خاکی
ون‌تانگرن رد این عناصر معدنی را از منبع تا سطح زمین دنبال می‌کند. او تحقیقات میدانی خود را از کشتی‌ای در نزدیکی قطب جنوب آغاز کرده و تا معادن پلاتین در آفریقای جنوبی، کوه‌های مراکش و حتی کشف لیتیوم در ایالت مین آمریکا ادامه داده است.
او می‌گوید:
«این حوزه مطالعه بسیار جذاب است، چون در تقاطع علم، اقتصاد و سیاست قرار دارد.»
گنجینه پنهان در دانشگاه تافتس
مجموعه معدنی بارنوم؛ میراثی علمی و تاریخی
در زیرزمین ساختمان لین هال دانشگاه تافتس، مجموعه معدنی P.T. Barnum قرار دارد که نگاهی نادر به گنجینه‌های زمین ارائه می‌دهد. این مجموعه شامل هزاران نمونه معدنی است که برخی از آن‌ها توسط بارنوم شخصاً جمع‌آوری شده‌اند.
ون‌تانگرن توضیح می‌دهد:
«در اواخر قرن نوزدهم، داشتن مجموعه‌های تاریخ طبیعی میان افراد سرشناس بسیار رایج بود. بارنوم یکی از بزرگ‌ترین مجموعه‌داران آن دوران بود و مجموعه او یکی از اولین هدایای ارائه‌شده به دانشگاه تافتس بود که بخشی از بودجه لازم برای تأسیس یکی از نخستین موزه‌های تاریخ طبیعی آمریکا را تأمین کرد.»
پس از آتش‌سوزی در موزه بارنوم در سال ۱۹۷۵، این مجموعه به لین هال منتقل شد و اکنون قرار است به ساختمان جدید بیکن هال، محل جدید دپارتمان علوم زمین و اقلیم، منتقل شود.
چشم‌اندازی برای آینده
ایجاد گالری معدنی با هدف آموزش و الهام‌بخشی
ون‌تانگرن امیدوار است که محل جدید مجموعه، صرفاً یک انبار نباشد بلکه به فضایی برای کنجکاوی و کاوش تبدیل شود؛ نه‌فقط برای دانشمندان، بلکه برای همه.
او می‌گوید:
«رویای من ایجاد یک گالری معدنی است که هم نمایشگاه دائمی و هم نمایشگاه‌های فصلی برای نمایش کانی‌های مهم فناوری، تحقیقات مرتبط دانشگاه و رویدادهای جهانی داشته باشد. می‌خواهم چشم‌انداز بارنوم را دوباره زنده کنم؛ یعنی بازگرداندن زیبایی و قدردانی از دنیای طبیعی به دانشگاه.»
