کشف سیگنالی عجیب از ۱۰ میلیون سال پیش در بستر اقیانوس توسط دانشمندان
دانشمندان مدت‌ها به دنبال روش‌های قابل‌اعتماد برای تاریخ‌گذاری رویدادهای زمین‌شناسی باستانی بوده‌اند، اما یک کشف شگفت‌انگیز در نمونه‌های اعماق دریا ممکن است ابزار جدیدی برای اندازه‌گیری گذشته زمین فراهم کند.
یک تیم تحقیقاتی از مرکز هلمهولتز درسدن-روسندورف (HZDR)، با همکاری دانشگاه فنی درسدن و دانشگاه ملی استرالیا (ANU)، یک افزایش غیرمنتظره در سطح بریلیوم-۱۰ (¹⁰Be) در نمونه‌های بستر اقیانوس آرام کشف کرده است.
این مطالعه نشان می‌دهد که این کشف می‌تواند به عنوان یک نشانه زمانی جهانی عمل کند و به بهبود نحوه همگام‌سازی سوابق زمین‌شناسی که میلیون‌ها سال را در بر می‌گیرد، کمک کند.
یافته‌های باستان‌شناسی، همچون استخوان‌ها یا بقاهای چوب، می‌توانند به این شیوه به‌طور دقیق تاریخ‌گذاری شوند. «با این حال، روش رادیوکربنی محدود به تاریخ‌گذاری نمونه‌های کمتر از ۵۰،۰۰۰ ساله است،» توضیح می‌دهد دکتر دومینیک کال از HZDR. «برای تاریخ‌گذاری نمونه‌های قدیمی‌تر، ما باید از ایزوتوپ‌های دیگر، مانند بریلیوم-۱۰ کیهانی استفاده کنیم.»
انباشت غیرمنتظره
بریلیوم-۱۰ یک ایزوتوپ رادیواکتیو نادر است که در اثر برخورد پرتوهای کیهانی با انرژی بالا با اکسیژن و نیتروژن در بالای اتمسفر زمین تولید می‌شود. این ایزوتوپ به‌تدریج از طریق بارش به زمین می‌افتد و با گذشت زمان در رسوبات اقیانوسی انباشته می‌شود. با نیمه‌عمری برابر با ۱.۴ میلیون سال، این ایزوتوپ به دانشمندان امکان می‌دهد رویدادها را تا ۱۰ میلیون سال گذشته ردیابی کنند و این را به ابزاری بی‌قیمت برای بازسازی تاریخ باستانی زمین تبدیل می‌کند.
فیزیکدان HZDR دکتر دومینیک کال و تیم او پوسته‌های فرومنگانزیومتری را که از چند کیلومتر در زیر اقیانوس آرام برداشت شده‌اند، تحلیل کردند. این پوسته‌ها که غنی از آهن و منگنز هستند، به تدریج در طول میلیون‌ها سال تشکیل می‌شوند و سابقه‌ای از تغییرات محیطی را حفظ می‌کنند.
با استفاده از تکنیکی به نام طیف‌سنجی جرمی شتاب‌دهنده (AMS)، محققان نمونه‌ها را خالص کردند و محتوای ¹⁰Be آنها را با دقت زیاد اندازه‌گیری کردند. این فرآیند شامل شتاب‌دادن به اتم‌ها به سرعت‌های بالا، جداکردن آنها بر اساس جرم و شناسایی آنها به صورت جداگانه می‌شود.
هنگامی که گروه تحقیقاتی داده‌های جمع‌آوری شده را ارزیابی کردند، دچار شگفتی شدند. «در حدود ۱۰ میلیون سال، ما تقریباً دو برابر بیشتر از 10 Be را از آنچه انتظار داشتیم پیدا کردیم،» گزارش می‌دهد کال. «ما به‌طور تصادفی به یک ناهنجاری کشف‌نشده پیشین برخوردیم.»
برای رد احتمال آلودگی، تیم تجزیه و تحلیل بیشتری از نمونه‌های مکان‌های مختلف انجام داد—همه نشان‌دهنده همان الگو بودند.
چه چیزی می‌تواند باعث افزایش بریلیوم شده باشد؟
تیم دو توضیح بالقوه برای این ناهنجاری پیشنهاد داد. در حدود ۱۰ تا ۱۲ میلیون سال پیش، جریان‌های اقیانوسی نزدیک به آنتارکتیکا دچار تغییرات شدید شدند. «این می‌تواند باعث شده باشد تا 10 Be برای مدتی در سراسر زمین به‌طور ناهماهنگ توزیع شود به دلیل تغییر جریان‌های اقیانوس،» توضیح می‌دهد کال.
«در نتیجه، 10 Be می‌توانست به‌طور ویژه‌ای در اقیانوس آرام متمرکز شود.»
یک فرضیه جایگزین به یک رویداد فیزیکی در فضا اشاره می‌کند. یک سوپرنوا نزدیک ممکن است شدت پرتوهای کیهانی را افزایش داده و تولید ¹⁰Be را تقویت کرده باشد.
«تنها اندازه‌گیری‌های جدید می‌توانند نشان دهند که آیا ناهنجاری بریلیوم به دلیل تغییر در جریان‌های اقیانوسی یا دلایل فیزیکی است،» کال می‌گوید. «به همین دلیل است که ما برنامه‌ریزی کرده‌ایم تا نمونه‌های بیشتری را در آینده تحلیل کنیم و امیدواریم که گروه‌های تحقیقاتی دیگر نیز همین کار را انجام دهند.»
اگر ناهنجاری در سراسر جهان ظاهر شود، فرضیه فیزیکی جلب توجه بیشتری خواهد کرد. اگر محلی باشد، تغییرات در گردش اقیانوس به‌عنوان علت محتمل‌تر خواهد بود.
یک نشانگر جدید زمانی زمین‌شناسی
صرف‌نظر از منشأ آن، این ناهنجاری پتانسیل دارد که تاریخ‌گذاری زمین‌شناسی را انقلاب کند. یکی از چالش‌های بزرگی در گئوسرنولوژی هماهنگ کردن آرشیوهای مختلف زمین‌شناسی—همچون هسته‌های یخی، لایه‌های رسوبی و تشکیل سنگ‌ها—با یافتن نشانگرهای زمانی مشترک است.
«برای دوره‌هایی که میلیون‌ها سال را در بر می‌گیرند، چنین نشانگرهای زمانی کیهانی هنوز وجود ندارند. با این حال، این ناهنجاری بریلیوم توانایی خدمت به عنوان چنین نشانگری را دارد،» کال بیان می‌کند .
مطالعه در ارتباطات طبیعت منتشر شده است.
