Глубоководная аномалия может раскрыть тайны прошлого Земли
Научно-исследовательская группа наткнулась на неожиданное скопление редкого радиоактивного изотопа бериллий-10 на дне Тихого океана. Эта аномалия, датируемая периодом около 10 миллионов лет назад, может послужить глобальным «маркером времени», который позволит улучшить методы геологического датирования глубокого прошлого.
При этом остается загадкой то, почему так много этого изотопа присутствует на дне океана — и ответ может быть нестандартным.
Глубокое погружение в датировку
Бериллий-10 — это пример радионуклида: атомные ядра (известные как изотопы), которые со временем распадаются на другие элементы, высвобождая протоны или нейтроны.
Если изотоп распадается со стабильной скоростью и известен его период полураспада (время, за которое половина «родительских» атомов распадается на «дочерние»), ученые могут измерить относительную концентрацию элементов в данном образце и рассчитать его возраст.
Это называется радиоизотопным или радиометрическим датированием, и с его помощью можно определить возраст древних вещей — от камня до окаменелости и деревянного артефакта.
Самый распространенный метод — углеродное датирование, использующее радиоактивный изотоп углерода-14 (14C). Но у 14C короткий период полураспада — около 5 700 лет.
«Радиоуглеродный метод ограничен датировкой образцов возрастом не более 50 000 лет», — говорит Доминик Колл, физик из Гельмгольц-центра Дрезден-Россендорф (HZDR) и ведущий автор недавнего исследования. «Чтобы датировать более древние образцы, нам нужно использовать другие изотопы, например космогенный бериллий-10 (10Be)».
Этот изотоп имеет период полураспада 1,4 миллиона лет, что позволяет исследователям датировать образцы возрастом до 10 миллионов лет.
Например, 10Be ранее использовался для того, чтобы отодвинуть датировку окаменелостей австралопитеков на миллион лет назад, а также для подтверждения мощной солнечной бури, на которую указывали кольца древних деревьев.
Исследовательская группа обнаружила неожиданное количество 10Be в образцах железомарганцевой коры, взятых с морского дна Тихого океана. Как пишут ученые в своей новой работе, эта кора медленно и неуклонно формировалась из железа и марганца и является «одним из самых нетронутых геологических архивов».
Когда исследователи измерили содержание в ней 10Be, результаты оказались неожиданными.
«В районе 10 миллионов лет мы обнаружили почти в два раза больше 10Be, чем предполагали», — сообщает Доминик Колл. «Мы наткнулись на ранее не обнаруженную аномалию».
Это отклонение может улучшить методы геологического датирования, предоставив независимый «маркер времени», который поможет синхронизировать различные наборы данных.
«Для периодов, охватывающих миллионы лет, таких космогенных маркеров времени пока не существует», — объясняют ученые. «Эта бериллиевая аномалия потенциально может служить таким маркером».
Неразгаданная аномалия
Но остается вопрос: почему существует это поразительное скопление?
Возможно, ключ кроется в том, как образуется 10Be. Большая его часть появляется при попадании космических лучей в атмосферу Земли и взаимодействии с атомами кислорода и азота. Затем 10Be выпадает на планету в виде осадков. На суше он закрепляется в почвах, задерживается во льдах или переносится по речным системам. Некоторые изотопы попадают на морское дно, где медленно растущие марганцевые конкреции могут поглощать их.
Исследовательская группа предлагает два возможных объяснения массового накопления 10Be 10 миллионов лет назад.
Для начала, есть основания полагать, что около 10-12 миллионов лет назад океаническая циркуляция вокруг Антарктиды резко изменилась. Это могло привести к неравномерному распределению 10Be по планете с концентрацией в Тихом океане.
Кроме того, есть альтернативные варианты — астрофизические. Исследователи предполагают, что в это время рядом с Землей могла взорваться сверхновая, что временно увеличило количество космических лучей, бомбардирующих нашу атмосферу, и тем самым увеличило общее производство 10Be. Или, возможно, защитная гелиосфера Земли была повреждена, что сделало ее более уязвимой для космических лучей.
«Только новые измерения могут показать, была ли бериллиевая аномалия вызвана изменениями в океанических течениях или имеет астрофизические причины», — говорит Доминик Колл.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.