Как ученые смогли его датировать: Ученые смогли датировать распад древнего суперконтинента с помощью сибирского базальта

Ученые смогли датировать распад древнего суперконтинента с помощью сибирского базальта

Этот сайт использует cookies для сбора статистики и анализа работы сайта. Мы стараемся улучшить нашу работу, для этого мы подключили аналитические инструменты. Просим согласиться на сбор и обработку ваших метаданных или отключить cookies в настройках браузера.

Этот сайт использует cookies для сбора статистики и анализа работы сайта. Мы стараемся улучшить нашу работу, для этого мы подключили аналитические инструменты. Просим согласиться на сбор и обработку ваших метаданных или отключить cookies в настройках браузера.

24 ноября 2021

Новости

Группа ученых, в которую вошли представители Санкт-Петербургского государственного университета, пришла к выводу, что распад древнего суперконтинента Нуна (Колумбия) мог произойти намного раньше, чем считалось. На это исследователей подтолкнуло изучение базальта с горного хребта Сетте-Дабан, Республика Саха (Якутия). Анализ пород показал, что их возраст составляет примерно 1,4 млрд лет.

Сетте-Дабан, восточная Якутия. Автор фото: Сергей Малышев

Статья, посвященная истории Сибири во время так называемого скучного миллиарда истории Земли, была опубликована в журнале Scientific Reports.

«Скучный миллиард» истории Земли (1,9–0,9 млрд лет назад) характеризуется тектоническим спокойствием на планете и отсутствием свидетельств масштабных коллизионных событий. Тем не менее в этот период были распространены крупные изверженные провинции, которые являются основной причиной изменений климата и массовых вымираний. Крупные изверженные провинции формируются в результате излияния на поверхность земли гигантского объема базальтовой магмы. На палеосибирском континенте в период «скучного миллиарда» было тектоническое спокойствие и, как считалось до недавнего времени, — магматическое спокойствие.

Ученые изучили химический состав и радиоизотопный возраст образцов базальта, полученных из редкой дайки (трещина в горной породе, которая была заполнена магматическим расплавом) в ядре Горностахской антиклинали (Сетте-Дабан, восточная Якутия).

«В нашей статье поднимается вопрос о перестройке суперконтинента Нуна (Колумбия) к Родинии, в частности время отделения Сибири от Балтики. Нам удалось показать, что на рубеже 1,4 млрд лет назад существовала крупная изверженная провинция, которая охватывала северную и восточную часть Сибири и, возможно, простиралась на западную часть Балтики (захватывая провинцию Машак). Гипотетическая изверженная провинция могла инициировать процессы рифтогенеза (горизонтального растяжения земной коры) на стыке континентов и быть причиной последующего отделения Балтики от Сибири в мезопротерозое (1,6–1 млрд лет назад). Впоследствии это привело к расколу существовавшего тогда суперконтинента Колумбия», — рассказал первый автор статьи, доцент кафедры геохимии кандидат геолого-минералогических наук Сергей Малышев.

Еще больше узнать о современных географических исследованиях, а также продемонстрировать собственные знания смогут участники Всероссийской олимпиады студентов «Я — профессионал». В этом году организатором направления «География» стал Санкт-Петербургский государственный университет. Амбассадором олимпиады выступил вице-президент Русского географического общества, директор Института наук о Земле СПбГУ Кирилл Чистяков.

Нуна (Колумбия) — гипотетический суперконтинент, существовавший в статерийский период (1,8–1,5 млрд лет назад) палеопротерозойской эры. Это делает его одним из старейших суперконтинентов.

Работа была поддержана грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ) (19-77-10048).

# наука# новости науки

18:45 Новости

14:00 Новости

24 октября 2022 Крупным планом

20–30 октября 2022 Выставка

25–30 октября 2022 Выставка

8 февраля 2022 Интервью ректора

Ученые смогли измерить магнитное поле Земли 9000-летней давности по археологическим находкам / Хабр

AnnieBronson

Научно-популярное

Команда ученых из Тель-Авивского университета, Национального института геофизики и вулканологии Италии и Калифорнийского университета в Сан-Диего смогла измерить магнитное поле Земли, каким оно было примерно 9 тысяч лет назад. Ученые исследовали глиняную посуду и обожженные кремни с археологических раскопок в Иордании, на которых зафиксировано магнитное поле в тот период времени. 

«На данный момент нам известно, что магнитное поле создается в результате процессов, которые происходят на глубине ниже 3000 км; оно защищает планету от космического излучения и, таким образом, позволяет существовать жизни такой, какой мы ее знаем», — рассказывает профессор Эрез Бен-Йосеф, руководитель исследования.

Ученые объясняют, что для изучения магнитного поля чаще всего используются такие материалы, как базальт из вулканических извержений или керамика, обожженная в печи. Большим преимуществом археологических материалов по сравнению с геологическими является сравнительно точное время их существования. Археологические артефакты и магнитное поле, которое они зарегистрировали, могут быть датированы с точностью до сотен, а иногда и десятков лет, тогда как геологические материалы датируются с точностью до тысяч лет.

В новом исследовании использовались материалы четырех археологических раскопок в Вади-Фейнане (Иордания), которые были датированы (с использованием углерода-14) периодом неолита — примерно от 8—10 тысяч лет назад; некоторые из них предшествовали изобретению керамики. Ученые исследовали магнитное поле, которое было зафиксировано в 129 предметах, найденных в этих раскопках (керамических черепках и обожженных кремневых орудиях). Они обнаружили, что  сила магнитного поля в течение исследуемого периода времени менялась: на определенном этапе в период неолита поле стало очень слабым (одним из самых слабых за последние 10 тысяч лет), но восстановилось и укрепилось за относительно короткий промежуток времени. 

«С момента начала измерений магнитного поля около 200 лет назад мы наблюдаем непрерывное уменьшение его напряженности. Этот факт вызывает опасения, что мы можем полностью потерять магнитное поле, которое защищает нас от космического излучения и, следовательно, имеет важное значение для существования жизни на Земле. Результаты нашего исследования могут обнадеживать: такое уже происходило в прошлом. Примерно 7600 лет назад сила магнитного поля была даже ниже, чем сегодня, но примерно через 600 лет оно набрало силу и снова поднялось до высоких уровней», — указывают ученые.

Теги:

  • археология
  • магнитное поле

Хабы:

  • Научно-популярное

Всего голосов 23: ↑22 и ↓1 +21

Просмотры

13K

Комментарии
16

@AnnieBronson

Информационная служба «Хабра»

Комментарии
Комментарии 16

Как ученые выясняют, сколько лет вещам?

Окаменелость археоптерикса, древнейшей зарегистрированной птицы.
(Изображение предоставлено Джеймсом Л. Амосом через Getty)

Способность точно датировать или определять возраст объекта может рассказать нам, когда формировалась Земля, помочь раскрыть климат прошлого и рассказать нам, как жили древние люди. Так как же это делают ученые?

Радиоуглеродное датирование, по мнению экспертов, на сегодняшний день является наиболее распространенным методом. Этот метод включает измерение количества углерода-14, радиоактивного изотоп углерода — или версия атома с другим количеством нейтронов. Углерод-14 широко распространен в окружающей среде. После того, как он образовался высоко в атмосфере, растения вдыхают его, а животные выдыхают, говорит Томас Хайэм, археолог и специалист по радиоуглеродному датированию из Оксфордского университета в Англии.

«Все живое поглощает его», — сказал Хайэм в интервью Live Science.

Связанный: Какое самое старое живое существо сегодня?

В то время как самая распространенная форма углерода имеет шесть нейтронов, углерод-14 имеет два дополнительных. Это делает изотоп более тяжелым и гораздо менее стабильным, чем наиболее распространенная форма углерода. Итак, через тысячи лет углерод-14 в конце концов распадается. Один из ее нейтронов распадается на протон и электрон. Пока электрон улетает, протон остается частью атома. С одним нейтроном меньше и одним протоном больше изотоп распадается на азота .

Когда живые существа умирают, они перестают поглощать углерод-14, а то количество, которое остается в их телах, запускает медленный процесс радиоактивного распада. Ученые знают, сколько времени требуется для распада половины заданного количества углерода-14 — это время называется периодом полураспада. Это позволяет им измерять возраст органического вещества — будь то шкура или скелет животного, пепел или древесные кольца — путем измерения оставшегося в нем отношения углерода-14 к углероду-12 и сравнения этого количества с углеродом. -14 период полувыведения.

Период полураспада углерода-14 составляет 5730 лет, что делает его идеальным для ученых, желающих изучить последние 50 000 лет истории. «Это охватывает в основном действительно интересную часть человеческой истории, — сказал Хайэм, — происхождение сельского хозяйства, развитие цивилизаций: все это произошло в радиоуглеродный период».

Однако более старые объекты потеряли более 99% своего углерода-14, оставив слишком мало для обнаружения, сказал Брендан Каллетон, доцент-исследователь Лаборатории радиоуглерода Университета штата Пенсильвания. Для более старых объектов ученые не используют углерод-14 в качестве меры возраста. Вместо этого они часто обращаются к радиоактивным изотопам других элементов, присутствующих в окружающей среде.

Для самых старых объектов в мире, уран — торий — свинец датирование является наиболее полезным методом. «Мы используем его для датирования Земли», — сказал Хайэм. Хотя радиоуглеродное датирование полезно только для материалов, которые когда-то были живыми, ученые могут использовать уран-ториево-свинцовое датирование для измерения возраста таких объектов, как горные породы. В этом методе ученые измеряют количество различных радиоактивных изотопов, каждый из которых распадается на стабильные формы свинца. Эти отдельные цепочки распада начинаются с распада урана-238, урана-235 и тория-232.

«Уран и торий — такие большие изотопы, что они трещат по швам. Они всегда нестабильны», — говорит Тэмми Риттенур, геолог из Университета штата Юта. Каждый из этих «исходных изотопов» распадается в различных каскадах радиоизотопов, прежде чем превратиться в свинец. Каждый из этих изотопов имеет разный период полураспада, от дней до миллиардов лет, согласно данным Агентства по охране окружающей среды . Точно так же, как и при радиоуглеродном датировании, ученые рассчитывают отношения между этими изотопами, сравнивая их с соответствующими периодами полураспада.0005 Кристалл циркона возрастом 4,4 миллиарда лет найден в Австралии.

Наконец, еще один метод датирования сообщает ученым не сколько лет объекту, а когда он в последний раз подвергался воздействию тепла или солнечного света. Этот метод, называемый люминесцентным датированием, предпочитают геологи, изучающие изменения в ландшафтах за последний миллион лет — они могут использовать его, чтобы определить, когда образовался или отступил ледник, отложив горные породы над долиной; или когда наводнение сбрасывало наносы в речной бассейн, сказал Риттенур Live Science

Когда минералы в этих горных породах и отложениях закапываются, они подвергаются воздействию радиации, испускаемой отложениями вокруг них. Это излучение выбивает электроны из их атомов. Некоторые электроны падают обратно в атомы, а другие застревают в дырах или других дефектах плотной сети атомов вокруг них. Требуется второе воздействие тепла или солнечного света, чтобы вернуть эти электроны в исходное положение. Это именно то, что делают ученые. Они подвергают образец воздействию света, и когда электроны возвращаются обратно в атомы, они излучают тепло и свет или люминесцентный сигнал.

СВЯЗАННЫЕ ЗАГАДКИ

«Чем дольше этот объект находится под землей, тем большему количеству радиации он подвергся», — сказал Риттенур. По сути, в давно захороненных объектах, подвергшихся сильному облучению, будет выбито огромное количество электронов, которые вместе будут излучать яркий свет, возвращаясь к своим атомам, сказала она. Таким образом, количество люминесцентного сигнала говорит ученым, как долго объект был похоронен.

Датировка предметов важна не только для понимания возраста мира и того, как жили древние люди. Криминалисты используют его для раскрытия преступлений, от убийств до подделок произведений искусства. По словам Хайэма, радиоуглеродное датирование может сказать нам, как долго выдерживается прекрасное вино или виски и, следовательно, не было ли оно подделкой. «Есть целый ряд различных приложений».

Первоначально опубликовано на Live Science.

Изобель Уиткомб — автор статей для журнала Live Science, посвященный вопросам окружающей среды, животных и здоровья. Ее работы публиковались в New York Times, Fatherly, Atlas Obscura, Hakai Magazine и Scholastic’s Science World Magazine. Исобель уходит корнями в науку. Она изучала биологию в колледже Скриппса в Клермонте, штат Калифорния, одновременно работая в двух разных лабораториях и получая стипендию в Национальном парке Кратер-Лейк. Она получила степень магистра журналистики в программе Нью-Йоркского университета по науке, здравоохранению и экологии. В настоящее время она живет в Портленде, штат Орегон.

Как ученые рассчитали возраст Земли?

Взгляните на глобус или карту мира, и вы можете быть впечатлены тем, что увидите. Высокие горы, глубокие океаны, обширные континенты и раскидистые ледники — они делают Землю такой, какая она есть сегодня. Еще более впечатляющим, по меркам некоторых людей, является возраст Земли. Ученые подсчитали, что возраст нашей планеты составляет примерно 4,5 миллиарда лет. Но как ученые определили этот возраст? Ответ сложен: он включает в себя все, от наблюдения до сложной математики и понимания элементов, из которых состоит наша планета.

В 1800-х годах, когда ученые пытались определить возраст планеты, они допустили несколько ошибок. В 1862 году известный ирландский физик и математик лорд Кельвин подсчитал, что возраст Земли составляет от 20 до 400 миллионов лет. Хотя это огромный промежуток времени, даже возраст в 400 миллионов лет сделал бы планету довольно молодой по сравнению с остальной Вселенной. Лорд Кельвин основывал свой вывод на расчете того, сколько времени потребовалось бы Земле для охлаждения, если бы она начиналась как расплавленная масса. В то время как его оценка была ошибочной со значительным отрывом, его метод делать выводы, основанные на наблюдениях и расчетах, был точным научным методом.

Ученые также пытались использовать методы относительного датирования для определения возраста планеты. Стратиграфия сравнивает конфигурацию слоев породы или отложений, чтобы определить возраст каждого слоя по отношению друг к другу. Этот метод может выявить, какие слои старше или какие события произошли раньше других, если слои отложений остались в последовательном порядке. Слои могут быть переставлены, изогнуты или содержать несоответствия. Однако стратиграфия не дает точного возраста этих слоев или событий. Тем не менее, хотя этот метод не дал ученым точного числа, которое они искали, он все же предполагал, что Земле, скорее всего, миллиарды лет, а не просто миллионы, как считалось ранее.

По мере развития химии, геологии и физики ученые нашли метод, с помощью которого можно определить абсолютный возраст — фактическое количество лет — образца горной породы или минерала. Этот метод называется радиометрическим датированием и включает в себя распад или распад радиоактивных элементов. С помощью методов радиометрического датирования стало возможным определить реальный возраст образца.

Радиометрическое датирование требует понимания изотопов. Изотопы — это вариации элемента, различающиеся по количеству нейтронов в их ядрах. Изотопы нестабильных радиоактивных элементов, известные как родительские изотопы, в конечном итоге распадаются на другие, более стабильные элементы, известные как дочерние изотопы, предсказуемым образом и в точное время, называемое периодом полураспада.