Νέα τεχνική για τον προσδιορισμό της ηλικίας θα ανοίξει μια νέα εποχή της πλανητικής επιστήμης, λένε οι επιστήμονες

Μια φέτα ενός αρειανού μετεωρίτη με το παρατσούκλι “Black Beauty”, που έχει ενσωματωμένα θραύσματα παλαιότερων βράχων. Το χρώμα προστίθεται για να υποδείξει διαφορετικά στοιχεία: το κόκκινο είναι μαγνήσιο, το πράσινο είναι ασβέστιο και το μπλε είναι αλουμίνιο. Χρησιμοποιώντας ένα νέο όργανο, μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο του Σικάγο και το Field Museum υπολόγισε ότι αυτός ο μετεωρίτης ήταν ηλικίας 2,2 δισεκατομμυρίων ετών. Credit: Maria Valdes

Η ερχόμενη δεκαετία αναμένεται να φέρει ένα πραγματικό μπόνους για την πλανητική επιστήμη: προγραμματίζονται διαστημικές αποστολές για να φέρουν πίσω δείγματα βράχου από τη Σελήνη, τον Άρη, το αρειανό φεγγάρι του Φόβου και έναν πρωτόγονο αστεροειδή. Και οι επιστήμονες λένε ότι είναι μια νέα τεχνική για τον προσδιορισμό της ηλικίας των πετρωμάτων, των μετεωριτών, ακόμη και των αντικειμένων, η οποία θα μπορούσε να βοηθήσει στο άνοιγμα μιας νέας εποχής ανακαλύψεων.

Μια ομάδα με το Πανεπιστήμιο του Σικάγο και το Μουσείο Φυσικής Ιστορίας Πεδίου δοκίμασε ένα όργανο που κατασκεύασε η Thermo Fisher Scientific σε ένα κομμάτι αρειανού μετεωρίτη με το παρατσούκλι “Black Beauty” και μπόρεσε να το χρονολογήσει γρήγορα και με ακρίβεια δοκιμάζοντας το με ένα μικρό λέιζερ. δοκός – μια σημαντική βελτίωση σε σύγκριση με προηγούμενες τεχνικές, οι οποίες αφορούσαν πολύ περισσότερη εργασία και κατέστρεψαν μέρη του δείγματος. Η έρευνά τους δημοσιεύεται στο Journal of Analytical Atomic Spectrometry.

«Είμαστε πολύ ενθουσιασμένοι με αυτή τη μελέτη επίδειξης, καθώς πιστεύουμε ότι θα μπορέσουμε να χρησιμοποιήσουμε την ίδια προσέγγιση για να χρονολογήσουμε βράχους που θα επιστραφούν από περισσότερες διαστημικές αποστολές στο μέλλον», δήλωσε ο Nicolas Dauphas, Καθηγητής Γεωφυσικών Επιστημών του Louis Block. στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο και πρώτος συγγραφέας σε μια μελέτη που δημοσιεύει τα αποτελέσματα. «Η επόμενη δεκαετία θα είναι εντυπωσιακή όσον αφορά την εξερεύνηση του πλανήτη».

Η πέτρα των αιώνων

Οι επιστήμονες έχουν χρησιμοποιήσει ισότοπα για να υπολογίσουν την ηλικία των δειγμάτων για περισσότερο από έναν αιώνα. Αυτή η μέθοδος εκμεταλλεύεται το γεγονός ότι ορισμένοι τύποι στοιχείων είναι ασταθείς και σιγά-σιγά θα μετατραπούν σε άλλους τύπους με αργό, προβλέψιμο ρυθμό. Σε αυτή την περίπτωση, οι επιστήμονες επισημαίνουν το γεγονός ότι το ρουβίδιο-87 θα αλλάξει σε στρόντιο-87 – επομένως όσο μεγαλύτερος είναι ο βράχος, τόσο περισσότερο στρόντιο-87 θα έχει.

Η χρονολόγηση με ρουβίδιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της ηλικίας πετρωμάτων και αντικειμένων ηλικίας δισεκατομμυρίων ετών. Χρησιμοποιείται ευρέως για την κατανόηση του τρόπου σχηματισμού της Σελήνης, της Γης και του Ηλιακού Συστήματος, για την κατανόηση του υδραυλικού συστήματος μάγματος κάτω από τα ηφαίστεια και για την παρακολούθηση της ανθρώπινης μετανάστευσης και του εμπορίου στην αρχαιολογία.

Προηγουμένως, ωστόσο, ο τρόπος για να γίνει αυτή η μέτρηση θα διαρκούσε εβδομάδες – και θα κατέστρεφε μέρος του δείγματος.

Για να εκτελέσετε αυτές τις δοκιμές με τη συμβατική μέθοδο, «παίρνετε το κομμάτι βράχου σας, το συνθλίβετε με ένα σφυρί, διαλύετε τα ορυκτά με χημικά και χρησιμοποιείτε ένα ειδικό εξαιρετικά καθαρό εργαστήριο για να τα επεξεργαστείτε και μετά το μεταφέρετε σε ένα φασματόμετρο μάζας για να μετρήσετε ισότοπα», εξήγησε η συν-συγγραφέας της μελέτης Maria Valdes, μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο Κέντρο Μετεωριτικών και Πολικών Σπουδών Robert A. Pritzker στο Μουσείο Φυσικής Ιστορίας Field.

Αλλά η Thermo Fisher Scientific ανέπτυξε ένα νέο μηχάνημα που υποσχέθηκε να μειώσει σημαντικά τον χρόνο, την τοξικότητα και την ποσότητα του δείγματος που καταστράφηκε στη διαδικασία. Χρησιμοποιεί ένα λέιζερ για να εξατμίσει ένα μικρό μέρος του δείγματος -η τρύπα που δημιουργείται είναι το μέγεθος μιας ανθρώπινης τρίχας- και στη συνέχεια αναλύει τα άτομα ρουβιδίου και στροντίου με ένα φασματόμετρο μάζας που χρησιμοποιεί νέες τεχνολογικές εξελίξεις για να μετρήσει καθαρά τα ισότοπα του στροντίου.

Ο Dauphas, ο Valdes και αρκετοί άλλοι συνεργάτες ήθελαν να δοκιμάσουν τη νέα τεχνική – και είχαν έναν τέλειο υποψήφιο: ένα κομμάτι μετεωρίτη που προσγειώθηκε στη Γη από τον Άρη.

Ο συγκεκριμένος μετεωρίτης έχει το παρατσούκλι Black Beauty για το υπέροχο σκούρο χρώμα του. Είναι διάστικτο με ελαφρύτερα θραύσματα που αντιπροσωπεύουν ακόμη παλαιότερα πετρώματα ενσωματωμένα στο βράχο.

Ωστόσο, αυτά τα θραύσματα τυλίχτηκαν σε έναν άλλο βράχο κάποια στιγμή πολύ αργότερα στην ιστορία του Άρη. Είναι λίγο σαν όταν ψήνεις μπισκότα, εξήγησε ο Valdes. τα κομματάκια σοκολάτας και οι ξηροί καρποί φτιάχτηκαν σε διαφορετικές ώρες και μέρη, αλλά όλα τα συστατικά ενώνονται όταν ψήνετε το κέικ.

Οι επιστήμονες θέλουν να μάθουν την ηλικία όλων αυτών των βημάτων στην πορεία, επειδή η σύνθεση κάθε σετ τους λέει ποιες ήταν οι συνθήκες στον Άρη εκείνη την εποχή, συμπεριλαμβανομένης της σύνθεσης της ατμόσφαιρας και της ηφαιστειακής δραστηριότητας στην επιφάνεια. Μπορούν να χρησιμοποιήσουν αυτές τις πληροφορίες για να δημιουργήσουν ένα χρονοδιάγραμμα του Άρη.

Αλλά μέχρι στιγμής ορισμένα μέρη της ιστορίας αμφισβητήθηκαν. διαφορετικές μελέτες είχαν δώσει διαφορετικές απαντήσεις για την εποχή που όλα τα συστατικά της Μαύρης Ομορφιάς ενώθηκαν για να σχηματίσουν έναν βράχο – έτσι οι ερευνητές θεώρησαν ότι ο μετεωρίτης θα ήταν ο τέλειος υποψήφιος για να δοκιμάσουν τις ιδιότητες της νέας τεχνικής. Πήραν ένα δείγμα Black Beauty στη Γερμανία για να το δοκιμάσουν.

Μέσα σε λίγες ώρες αντί για εβδομάδες, το όργανο επέστρεψε την απάντηση: 2,2 δισεκατομμυρίων ετών. Η ομάδα πιστεύει ότι αυτό αντιπροσωπεύει τη στιγμή που συγχωνεύτηκε στην τελική της μορφή.

Επίσης, για να πραγματοποιήσουν τη δοκιμή, οι ερευνητές μπόρεσαν να τοποθετήσουν ολόκληρο το κομμάτι του μετεωρίτη στη μηχανή και στη συνέχεια να επιλέξουν με ακρίβεια ένα μικρό σημείο για να ελέγξουν την ηλικία του. “Αυτό ήταν ένα ιδιαίτερα καλό εργαλείο για την επίλυση αυτής της διαμάχης”, είπε ο Dauphas. “Όταν τεμαχίζετε ένα κομμάτι βράχου για να δοκιμάσετε τον παλιό τρόπο, είναι πιθανό να αναμειχθούν και άλλα θραύσματα, τα οποία μπορεί να επηρεάσουν τα αποτελέσματά σας. Δεν έχουμε αυτό το πρόβλημα με το νέο μηχάνημα.”

Η τεχνική θα μπορούσε να είναι εξαιρετικά χρήσιμη σε πολλούς τομείς, αλλά ο Dauphas και ο Valdes ενδιαφέρονται ιδιαίτερα γι’ αυτήν για να κατανοήσουν τα πάντα, από την ιστορία του νερού στην επιφάνεια του Άρη μέχρι το πώς δημιουργήθηκε το ίδιο το ηλιακό σύστημα.

Την επόμενη δεκαετία, οι επιστήμονες αναμένουν μια μεγάλη ποσότητα νέων δειγμάτων από μέρη εκτός της Γης. Οι ΗΠΑ και η Κίνα σχεδιάζουν νέες αποστολές στο φεγγάρι. Μια αποστολή για την αναχαίτιση ενός αστεροειδούς που ονομάζεται Bennu θα προσγειωθεί το 2023 με ωφέλιμα φορτία βρωμιάς που θα αφαιρούνται από την επιφάνειά του. Μια άλλη αποστολή θα φέρει πίσω δείγματα από το φεγγάρι του Άρη Φόβος το 2027. και στις αρχές της δεκαετίας του 2030, η NASA ελπίζει να φέρει πίσω δείγματα που συλλέγει τώρα το ρόβερ Perseverance στον Άρη.

Με όλα αυτά τα δείγματα, οι επιστήμονες αναμένουν να μάθουν πολλά περισσότερα για τους πλανήτες και τους αστεροειδείς γύρω μας.

“Αυτό είναι ένα μεγάλο βήμα προς τα εμπρός”, είπε ο Dauphas. “Υπάρχουν πολλοί πολύτιμοι μετεωρίτες και αντικείμενα που δεν θέλετε να καταστρέψετε. Αυτό σας επιτρέπει να ελαχιστοποιήσετε τρομερά την επίδραση που έχετε κατά την ανάλυση.”


Ο Marsrock γυρίζει το ρολόι προς τα πίσω


Περισσότερες πληροφορίες:
Nicolas Dauphas et al, In situ 87Rb–87Sr αναλύσεις επίγειων και εξωγήινων δειγμάτων από LA-MC-ICP-MS/MS με διπλά φίλτρα Wien και τεχνολογίες κυψελών σύγκρουσης, Journal of Analytical Atomic Spectrometry (2022). DOI: 10.1039/D2JA00135G

Παρέχεται από το Πανεπιστήμιο του Σικάγο

Παραπομπή: Νέα τεχνική προσδιορισμού ηλικίας θα ανοίξει μια νέα εποχή στην πλανητική επιστήμη, λένε οι επιστήμονες (2022, 26 Οκτωβρίου) Ανακτήθηκε στις 26 Οκτωβρίου 2022, από https://phys.org/news/2022-10-technique-age-era -planetary -επιστήμη .html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Εκτός από κάθε δίκαιη συναλλαγή για σκοπούς ιδιωτικής μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν επιτρέπεται να αναπαραχθεί χωρίς γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημερωτικούς σκοπούς.

Leave a Comment