Znanost

Kako znanstveniki datirajo fosile?



To je četrta v petdelni seriji, ki so jo napisali strokovnjaki na novi razstavi Smithsonian's Hall of Fossils — Deep Time, ki je zdaj na ogled v Narodnem muzeju naravne zgodovine. Celotno serijo najdete v našem posebnem poročilu o globokem času

Noben fosil ni pokopan z rojstnim listom, je v svoji razpravi iz leta 2000 zapisal priznani znanstveni urednik Henry Gee, V iskanju globokega časa . Čeprav je res, so fosili pokopani z obilico namigov, ki nam omogočajo rekonstrukcijo njihove zgodovine. Nabor absolutnih tehnik datiranja je omogočil določitev časovne razsežnosti Zemljine zgodovine, vključno s starostjo in poreklom življenja, časom množičnega izumrtja in zapisom človekovega razvoja.

Leta 2013 je v etiopski regiji Afar naš raziskovalna skupina odkril redko fosilno čeljustno kost, ki pripada našemu rodu, Homo . Da bi rešili skrivnost, kdaj je ta človeški prednik živel na Zemlji, smo odgovore poiskali v bližnjih plasteh vulkanskega pepela. Z uporabo geološke lupe lahko natančno skeniramo pepel v iskanju drobnih mineralov, ki so manjši od enega posipa po sladkornem piškotu in so ključni za določitev starosti fosila.



Delo v tem delu Etiopije je prava dogodivščina. To je regija, kjer se zdi, da je 90 stopinj Fahrenheita hladno, prah je dan, voda ni in običajna dnevna vožnja vključuje dirkanje nojev in zaviranje kamel, ko kovamo poti skozi puščavo. Toda ta pusta in sovražna pokrajina je eno najpomembnejših krajev na svetu za študij kdaj in kako zgodnji ljudje so začeli hoditi pokonci, uporabljali so orodja in se prilagajali spreminjajočim se okoljem.



izvirna oddaja vojne svetov
Regija Afar je naslodila sedimentne kamnine, ki vsebujejo tanek bel vulkanski pepel, ki bi ga lahko uporabili za datiranje fosilne čeljustne kosti.

Regija Afar je naslodila sedimentne kamnine, ki vsebujejo tanek bel vulkanski pepel, ki bi ga lahko uporabili za datiranje fosilne čeljustne kosti.(Erin DiMaggio, Penn State University)

Zgodaj, preden smo imeli natančnejša sredstva za ugotavljanje fosilov, so se geologi in paleontologi zanašali na relativne metode datiranja. Za določitev reda so si ogledali položaj sedimentnih kamnin. Predstavljajte si svojo košarico za perilo - umazana oblačila, ki ste jih nosili prejšnji konec tedna, sedijo na dnu, današnji počitek pa na vrhu kupa. Koncept sedimentnih kamnin je enak. Starejše skale so na dnu, mlajše na vrhu. Raziskovalci so za ugotavljanje relativne starosti uporabili tudi biostratigrafijo, to je študijo o tem, kako se fosili pojavljajo, razmnožujejo in izginjajo v celotnem skalnem zapisu. Te metode relativnega zmenka še danes uporabljamo kot prvi pristop za datiranje fosilov pred določitvijo številčne ali absolutne starosti.



Ali lahko datiramo dejanske fosile? Včasih.

Znanstveniki, imenovani geokronologi, so strokovnjaki za datiranje kamnin in fosilov in pogosto lahko datirajo fosile, mlajše od približno 50.000 let, z uporabo radiokarbonskih zmenkov. Ta metoda je bila uporabljena za določanje datumov za vse vrste zanimivega materiala, kot so jamska kamnita umetnost in fosilizirana kaka . Na žalost fosili, kot je naša čeljustna kost, pa tudi dinozavri, ki so na ogled v novem 'Fosilna dvorana - globok čas' razstava v Smithsonian's Narodni prirodoslovni muzej , so le prestare za radiokarbonske zmenke.V teh primerih se moramo zanašati na same kamnine. Datiramo kamnine in po sklepanju lahko datiramo fosile.

prve dame, ki niso rojene v ZDA
Homo je naša raziskovalna skupina odkrila leta 2013. Da bi rešili skrivnost, kdaj je ta človeški prednik živel na Zemlji, smo odgovore poiskali v plasteh vulkanskega pepela. '>

V Afarju v Etiopiji je redka fosilna čeljustna kost, ki pripada našemu rodu, Homo je naša raziskovalna skupina odkrila leta 2013. Da bi rešili skrivnost, kdaj je ta človeški prednik živel na Zemlji, smo odgovore poiskali v plasteh vulkanskega pepela.(William H. Kimbel, Arizona State University)



Prvi velik izziv je najti pravo vrsto kamnin za zbiranje za laboratorijske analize. Imamo srečo, da ima regija Afar vulkanski pepel v sedimentnih slojih kamnin. Pravzaprav je tik pod mestom, kjer so odkrili fosilno čeljustno kost, našla novo plast vulkanskega pepela, ki smo jo poimenovali Gurumaha Tuff. Beseda gurumaha v lokalnem jeziku pomeni milkshake - odraz naše miselnosti v 90-stopinjski popoldanski vročini. V določenem smislu si lahko sloje vulkanskega pepela predstavljamo kot pokopane štoparice. Ko izbruhne vulkan, se zažene časovnik in s pomočjo tehnik absolutnega zmenka določimo pretečeni čas.

Vulkanske kamnine običajno vsebujejo naravno radioaktivne minerale - naš sladkorni piškot posuje. Te minerale lahko datiramo z uporabo tehnik, ki temeljijo na radioaktivnem razpadu izotopov, ki se zgodi z znanimi hitrostmi. Merjenje izotopov običajno vključuje laserji in masni spektrometri in včasih celo jedrske reaktorje. Starost izračunamo z merjenjem hitrosti razpada in izotopov, kar nam omogoča pretečeni čas na štoparici.

Gurumaha Tuff smo uspešno datirali v 2,82 milijona let, tako da smo datirali naravno radioaktivni mineral feldspat. Ker je čeljustna kost erodirala od zgoraj Gurumaha Tuff, mora biti mlajša. Mi izračunano čeljust je stara med 2,80 in 2,75 milijona let, zaradi česar je najstarejši znani fosil iz naš rod Homo .

LG-284.5-23_pick3_scale.jpg

Uspešno smo datirali Gurumaha Tuff v starost 2,82 milijona let z datiranjem naravno radioaktivnega mineralnega glinenca (zgoraj gledano z mikroskopom).(Erin DiMaggio, Penn State University.)

Geokronologi imajo na voljo obilo orodij, a vseeno se nekatere kamnine in fosili izkažejo za težko danes. Inovacije v obstoječih metodah zmenkov odpravljajo te ovire. Na primer revizije metode poklical elektronska spin resonanca znanstvenikom omogoči, da hodijo po redkih fosilih, kot so homininski zobje, ker lahko neposredno datirajo fosil, ne da bi vidno poškodovali primerek. V Afarju znanstveniki poskušajo datirati dejanske plasti, iz katerih fosili erodirajo, namesto da bi se zanašali na prisotnost vulkanskega pepela. Tako bi natančneje povedali starost fosilnih kamnin in odprli nova polja za raziskovanje, ki nimajo takšnih plasti.

Fosili imajo geološki čas od stotine do celo milijarde let in jih najdemo v številnih vrstah kamnin. Izbira primerne tehnike zmenkov je ključni korak k doseganju smiselne in natančne starosti.

zelene morske želve niso več ogrožene

Znanstveniki so datirali fosile iz leta Južnoafriške jame, stare med 236.000 in 335.000 leti z uporabo več različnih geokronometrov, vključno z optično stimulirana luminiscenca , orodje, ki nam omogoča, da izračunamo, kdaj so bili jamski sedimenti izpostavljeni svetlobi. Druga pogosta metoda, datiranje urana in svinca, je odvisna od radioaktivnega razpada urana in jo je mogoče uporabiti za datiranje kamnin, ki vsebujejo najstarejše znane fosile na Zemlji - starejše od Star 3,5 milijarde let! Da bi to postavili v kontekst, starost Zemlja je 4,54 milijarde let , vendar naša vrsta obstaja le približno 300.000 let .

Starost Zemlje in izvor življenja je skoraj nedoumljiva, a Smithsonianova nova Globoka dvorana je zasnovan tako, da nam pomaga dojeti neizmerno veliko zgodovino Zemlje v luči naših današnjih vplivov . Geolog iz 18. stoletja James Hutton je priznal, da geološki procesi zahtevajo dolge časovne okvire, koncept, ki je osrednji za to, kar mislimo z izrazom globok čas. Namen geokronologije - datiranje kamnin in fosilov - je povezati datume, ki jih pridobimo, da povemo izjemno zgodbo o globokem času Zemlje.



^