Δευτέρα, 11 Νοεμβρίου 2019

Μια νέα μέθοδος για την ανάλυση θαλάσσιων ιζημάτων συμβάλλει στην παλιόκλαση της ανασύστασης



Θύελλα πάνω από το Campo de Sao Joao, στην πολιτεία Piaui, όπου
συλλέχθηκαν δείγματα ιζημάτων για έρευνα παλαιοκλίματος 

Η ανάλυση των θαλάσσιων ιζημάτων έχει γίνει μια ισχυρή ερευνητική μέθοδος στην παλαιοχρωματολογία. Η σύνθεση των ιζημάτων που μεταφέρονται από ποτάμια από την ηπειρωτική χώρα προς τον ωκεανό μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως βάση για τον υπολογισμό μεταβλητών όπως η θερμοκρασία, η βροχόπτωση και η θαλάσσια αλατότητα. Στο πλαίσιο της συνεχιζόμενης παγκόσμιας αλλαγής του κλίματος, η μελέτη του παρελθόντος είναι θεμελιώδους σημασίας για την επικύρωση της ακρίβειας των κλιματικών μοντέλων που χρησιμοποιούνται για την πρόβλεψη.
Μια νέα μέθοδος ανάλυσης ιζημάτων προτάθηκε από τον Vinicius Ribau Mendes, καθηγητή στο Ομοσπονδιακό Πανεπιστήμιο του Σάο Πάολο (UNIFESP), στη Βραζιλία, σε άρθρο που δημοσιεύθηκε στην Παλαιοκερανογραφία και την Παλαιοκλειστολογία , περιοδικό της Αμερικανικής Γεωφυσικής Ένωσης (AGU). Ως φόρο τιμής στην πρωτοτυπία της, η μελέτη παρουσιάστηκε επίσης στο τμήμα "Ερευνητικές Προβολές" της EOS: Earth & Space Science News , άλλη έκδοση της AGU.

Η μελέτη διεξήχθη κατά τη διάρκεια της έρευνας PhD Mendes με την υποστήριξη μιας υποτροφίας από FAPESP και εποπτεύτηκε από τον Paulo Cesar Fonseca Giannini. Η μελέτη έλαβε επίσης χρηματοδότηση μέσω μιας Grant Young Investigator που απονέμεται στον Cristiano Mazur Chiessi, συν-συγγραφέα του άρθρου, καθώς και μια ερευνητική επιχορήγηση στο πλαίσιο του προγράμματος πολλαπλών χρήσεων του FAPESP για το Giannini.

Ο Mendes και οι συνεργάτες του αναλύθηκαν πυρήνες θαλάσσιων ιζημάτων που συλλέχθηκαν από τη βορειοανατολική ακτή της Βραζιλίας. Ένας πυρήνας θαλάσσιου ιζήματος είναι ένα σωληνοειδές δείγμα λάσπης που εξάγεται από την θαλάσσια κλίνη για να συλλάβει στρωματογραφικά στρώματα διατηρώντας παράλληλα την αλληλουχία εναπόθεσης. τα νεότερα ιζήματα βρίσκονται στην κορυφή και τα παλαιότερα ιζήματα βρίσκονται στο κάτω μέρος.

Οι πυρήνες που αναλύθηκαν από τους ερευνητές περιείχαν μεταλλεύματα αργίλου, χαλαζία και άστριο που μεταφέρθηκαν από την ήπειρο από τον Parnaiba, τον σημαντικότερο ποταμό της περιοχής. Ο άστριος, μια ομάδα αργιλοπυριτικών μετάλλων που περιέχουν ασβέστιο, νάτριο και κάλιο, αποτελούν περισσότερο από το ήμισυ της γήινης φλούδας


Οποιαδήποτε ουσιαστική αλλαγή που υποβλήθηκε από τον ποταμό, όπως οι μεταβολές στο καθεστώς βροχοπτώσεων, ενδεχομένως αντανακλάται από αυτά τα ιζήματα. "Προτείνουμε μια νέα μέθοδο ανακατασκευής των αλλαγών που έχουν συμβεί στην ηπειρωτική βροχόπτωση τα τελευταία 30.000 χρόνια με βάση την φωταύγεια των σπόρων χαλαζία και άστρων. Αυτή η φωταύγεια ποικίλλει ανάλογα με τη γεωλογική σύσταση των περιοχών στις οποίες προέκυψαν οι κρύσταλλοι και το χρονικό διάστημα που είχαν εκτεθεί στις επιφανειακές διεργασίες πριν φθάσουν στον πυθμένα του ωκεανού. Ένας κρύσταλλος από τα ποτάμια του ποταμού έχει μια συγκεκριμένη υπογραφή που διαφέρει από την υπογραφή ενός κρυστάλλου από τη μεσαία ή χαμηλότερη περιοχή του ποταμού. Στην περίπτωση της Parnaiba, η αύξηση της βροχόπτωσης έχει σημαντικό αντίκτυπο στην πηγή της,

Η φωταύγεια είναι το φως που εκπέμπεται από υλικά που έχουν εκτεθεί σε ιονίζουσα ακτινοβολία και υπόκεινται σε ερέθισμα, όπως θερμότητα ή φως. Άλλες μελέτες έχουν ανακαλύψει ότι για τον χαλαζία η ένταση της εκπομπής φωτός ή ευαισθησίας εξαρτάται από το γεωλογικό μέσο στο οποίο σχηματίστηκε ο κόκκος και τη διάρκεια της έκθεσής του στο ηλιακό φως κατά τη διάρκεια διαδοχικών μεταφορών κάτω από τον ποταμό έως ότου φτάσει στον ωκεανό. "Αποδείξαμε αυτό εμπειρικά συλλέγοντας δείγματα χαλαζία και άστριο κατά μήκος της Parnaiba. Διαπιστώσαμε σημαντικές διαφορές μεταξύ των δειγμάτων από τα νερά του ποταμού και από τα χαμηλότερα σημεία του ποταμού ", δήλωσε ο Mendes.

Η φυσικοχημική βάση αυτών των διαφορών δεν είναι πλήρως κατανοητή. Το χαλαζία είναι ένα απλό υλικό που είναι πιο άφθονο στα ιζήματα από τον άστριο. Ο χαλαζίας αποτελείται κυρίως από διοξείδιο του πυριτίου (διοξείδιο του πυριτίου, SiO2) αλλά μπορεί να περιέχει ελαττώματα που σχηματίζονται με την ενσωμάτωση χημικών στοιχείων εκτός του πυριτίου και του οξυγόνου ή λόγω της απουσίας αυτών των στοιχείων στο κρυσταλλικό πλέγμα ("κενές θέσεις"). Η φωταύγεια προκύπτει από αυτές τις αλλοιώσεις στο πλέγμα. οι μεταβολές εξαρτώνται από τη χημική σύνθεση του μέσου στο οποίο σχηματίστηκε το βράχο. Από τη στιγμή που σχηματίζεται και μετασχηματίζεται στο ίζημα, το ορυκτό επηρεάζεται από άλλους παράγοντες, όπως ο κατακερματισμός, ο οποίος αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο αλληλεπιδρά με την ιονίζουσα ακτινοβολία στο περιβάλλον, την έκθεση στο ηλιακό φως και την υψηλή συχνότητα κοσμικών ακτίνων.

Ακριβώς πώς οι παράγοντες αυτοί επηρεάζουν την ικανότητα των ελαττωμάτων να δημιουργούν φωταύγεια είναι άγνωστος, αλλά μια μελέτη που διεξάγεται στη λεκάνη του ποταμού Αμαζονίου από τον Andre Oliveira Sawakuchi, καθηγητή στο Ινστιτούτο Γεωεπιστημών του Πανεπιστημίου του Σάο Πάολο (IGc-USP) ο μακρύτερος χαλαζίας παραμένει εκτεθειμένος στις διεργασίες της γήινης επιφάνειας, τόσο μεγαλύτερη είναι η φωταύγεια του.

"Αυτές οι φυσικοχημικές υποθέσεις σχετικά με τις διαφορές εξακολουθούν να μελετώνται", δήλωσε ο Mendes. "Δεν έχουμε μια οριστική εξήγηση. Αυτό που μπορούμε να πούμε με βεβαιότητα, επειδή έχουμε τα εμπειρικά δεδομένα, είναι ότι οι κρύσταλλοι από διάφορες τοποθεσίες κατά μήκος της πορείας του ποταμού είναι διαφορετικοί. Έτσι, όταν βρήκαμε κόκκους αυτών των κρυστάλλων σε θαλάσσιους πυρήνες ιζημάτων, μπορέσαμε να μετρήσουμε την φωταύγεια τους για να προσδιορίσουμε πού σχηματίστηκαν και να χαρτογραφήσουν τη διαδικασία που τους πήρε από την ήπειρο στον ωκεανό »


Η φωταύγεια μετρήθηκε σε δείγματα που λαμβάνονται κάθε 2 cm κατά μήκος του πυρήνα. Όλα τα δείγματα εκτέθηκαν στον ίδιο τύπο και ποσότητα ιονίζουσας ακτινοβολίας και κατόπιν διεγέρθηκαν από θερμότητα ή φως.

"Η νέα μας μέθοδος συμπληρώνει δύο άλλα που είναι καλά εδραιωμένα στην επιστημονική βιβλιογραφία. Ο ένας παράγει ακριβείς και ακριβείς πληροφορίες σχετικά με τις βροχοπτώσεις και βασίζεται στη μέτρηση της αναλογίας των ισοτόπων υδρογόνου που υπάρχουν στα άκρως ανθεκτικά μόρια των χερσαίων φυτών που μεταφέρονται στον ωκεανό. Αυτά τα ισότοπα, τα οποία τα φυτά ενσωματώνουν στα μόρια τους, προέρχονται από το βρόχινο νερό », εξήγησε ο Mendes.

Τα σταθερά ισότοπα του υδρογόνου είναι αντιθέματα, με ένα πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο και δευτέριο (βαρύ υδρογόνο), με ένα πρωτόνιο, ένα νετρόνιο και ένα ηλεκτρόνιο. Το Protium, το πιο άφθονο ισότοπο, συνδυάζεται με οξυγόνο για να σχηματίσει συνηθισμένο νερό (H2O), και το δευτέριο συνδυάζεται με οξυγόνο για να σχηματίσει βαρύ νερό (D2O).

Τα βροχόπτρα στη βορειοανατολική περιοχή της Βραζιλίας ταξιδεύουν από τον ωκεανό στην ήπειρο, τόσο περισσότερο βρέχει, τόσο λιγότερο δευτέριο πέφτει στη γη, επειδή το βαρύ νερό είναι πυκνότερο και τείνει να πέσει πρώτα. Οι αναλογίες του δευτερίου και του εντόμου στα φυτά που εναποτίθενται σε διαφορετικά βάθη των θαλάσσιων ιζημάτων παρέχουν επομένως πολύ ακριβείς πληροφορίες σχετικά με τις διακυμάνσεις της ποσότητας καθίζησης με την πάροδο του χρόνου.

"Παρά την ακρίβειά του, αυτή η μέθοδος είναι πολύ επίπονη και δαπανηρή. Εξαρτάται επίσης από τη διατήρηση της οργανικής ύλης στο ιζήματα, κάτι που δεν συμβαίνει πάντοτε ", δήλωσε ο Μέντες.

Η δεύτερη μέθοδος βασίζεται σε αναλύσεις της χημικής σύνθεσης των ιζημάτων χρησιμοποιώντας φθορισμό ακτίνων Χ. Η τεχνική συνεπάγεται τη διέγερση του δείγματος με ακτίνες Χ και την ανάλυση των χαρακτηριστικών του ηλεκτρομαγνητικού σήματος που εκπέμπεται σε απόκριση. Κάθε χημικό στοιχείο εκπέμπει πληροφορίες σε μια συγκεκριμένη ζώνη συχνοτήτων και τα στοιχεία που υπάρχουν στο δείγμα μπορούν να αναγνωριστούν βάσει αυτών των πληροφοριών. Ο στόχος είναι να καθοριστούν οι αναλογίες του τιτανίου και του σιδήρου, που είναι ηπειρωτικά στοιχεία, και του ασβεστίου, το οποίο προέρχεται από τα κοχύλια των θαλάσσιων ζώων. Οι αυξήσεις των ποσοστών τιτανίου και σιδήρου δείχνουν ότι περισσότερα υλικά μεταφέρθηκαν από τη γη στον ωκεανό λόγω των πιο έντονων βροχοπτώσεων σε δεδομένη περίοδο σε σύγκριση με τις συνθήκες σε προηγούμενες περιόδους.


Αυτή η δεύτερη μέθοδος είναι απλή, γρήγορη και φθηνή. Αν και ο προσδιορισμός των ποσοστών των ισοτόπων υδρογόνου απαιτεί πολλούς μήνες ανάλυσης σε ένα εργαστήριο, τα δείγματα μπορούν να σαρωθούν για τιτάνιο, σίδηρο και ασβέστιο σε μία ημέρα. Το πρόβλημα είναι η έλλειψη ακρίβειας σε σχέση με την πρώτη μέθοδο. Οι μεταβολές των ποσοστών τιτανίου και σιδήρου δείχνουν αύξηση ή μείωση της βροχόπτωσης σε δεδομένη χρονική περίοδο, αλλά οι διακυμάνσεις δεν είναι ανάλογες με την ποσότητα των βροχοπτώσεων, επειδή επηρεάζονται επίσης από την άνοδο και την πτώση των επιπέδων της θάλασσας. Εάν πέσει το επίπεδο της θάλασσας, το στόμιο του ποταμού κινείται πλησιέστερα στην περιοχή από την οποία συλλέγεται το ίζημα. Εάν η θάλασσα ανεβαίνει, η απόσταση από το στόμα του ποταμού αυξάνεται. Σε αυτή την περίπτωση, οποιαδήποτε αύξηση ή μείωση των αναλογιών του τιτανίου και του σιδήρου στον πυρήνα των ιζημάτων δεν μπορεί να προκληθεί από τις διακυμάνσεις της βροχής. Ετσι,

"Η νέα μας μέθοδος βρίσκεται κάπου μεταξύ των δύο", δήλωσε ο Mendes. "Είναι λιγότερο ακριβής από την πρώτη και ακριβέστερη από τη δεύτερη. Είναι επίσης ενδιάμεσος όσον αφορά τη δυσκολία και το κόστος. Επιπλέον, ο χαλαζίας είναι ένα εξαιρετικά ανθεκτικό υλικό, επομένως δεν υπάρχει κίνδυνος να υποβαθμιστεί στο ίζημα, όπως συμβαίνει με τα οργανικά μόρια στην πρώτη μέθοδο. Επειδή η νέα μέθοδος βασίζεται στις εγγενείς ιδιότητες αυτών των κρυστάλλων, δεν υπάρχει επίσης κίνδυνος να επηρεαστούν από εξωτερικούς παράγοντες όπως η άνοδος της στάθμης της θάλασσας, όπως συμβαίνει και με τη δεύτερη μέθοδο. Δεν προτείνουμε αντικατάσταση μιας μεθόδου με άλλη. Είναι συμπληρωματικά και πρέπει να χρησιμοποιούνται ανάλογα με την περίπτωση. "

Οι ερευνητές αξιολογούν επίσης τη δυνατότητα κατασκευής ενός ανιχνευτή φωταύγειας για θαλάσσιους πυρήνες ιζημάτων.

"Ο εξοπλισμός που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ευαισθησίας φωταύγειας είναι εξελιγμένος, αλλά η σχετική εργαστηριακή διαδικασία είναι σχετικά απλή και γρήγορη και τα στοχευμένα ορυκτά είναι πιο κοινά στα ιζήματα που προέρχονται από την ήπειρο. Η μέθοδος που αναπτύχθηκε από τον Vinicius Mendes υπόσχεται λοιπόν να γίνει από τώρα και στο εξής ρουτίνα στη μελέτη της παλαιοπροφύλαξης με βάση θαλάσσια ιζήματα στις περιοχές επιρροής μεγάλων ποταμών ", δήλωσε ο Γιάννι.

Πηγή: Fundacao de Amparo ένα Pesquisa do Estado de Sao Paulo
Read more at https://archaeologynewsnetwork.blogspot.com/2019/11/a-novel-method-for-analyzing-marine.html#7wyU3DP3t4OkBRIC.




Επισκεφτείτε την ιστοσελίδα μας http://www.tapantareinews.gr, για περισσότερη ενημέρωση. Εγγραφείτε - SUBSCRIBE: http://bit.ly/2lX5gsJ Website —►http://bit.ly/2lXX2k7 SOCIAL - Follow us...: Facebook...► http://bit.ly/2kjlkot    






Δημοσίευση σχολίου

Αφήστε το σχόλιό σας ή κάνετε την αρχή σε μία συζήτηση

Σημείωση: Μόνο ένα μέλος αυτού του ιστολογίου μπορεί να αναρτήσει σχόλιο.

Δημοφιλείς κατηγορίες

...
Οι πιο δημοφιλείς κατηγορίες του blog μας

Whatsapp Button works on Mobile Device only