Това е четвъртата поредица от пет части, написана от експерти, представена в новата зала на вкаменелостите на Smithsonian - Deep Time, която сега се гледа в Националния природонаучен музей. Пълната серия можете да намерите, като посетите нашия Специален доклад за Deep Time
„Нито един изкопаем материал не е погребан със свидетелството му за раждане“, пише известният научен редактор Хенри Джи в трактата си от 2000 г. „ В търсене на дълбоко време“ . Макар и да е вярно, вкаменелостите са погребани с множество улики, които ни позволяват да реконструираме тяхната история. Множество от абсолютни техники за датиране даде възможност да се установи графикът на историята на Земята, включително епохата и произхода на живота, времето на масовите изчезвания и записа на човешката еволюция.
През 2013 г. в района на Афир в Етиопия нашият изследователски екип откри рядка изкопаема челюстна кост, принадлежаща към нашия род Homo . За да разрешим мистерията кога този човешки прародител е живял на Земята, потърсихме близките слоеве вулканичен пепел за отговори. Използвайки лупата на геолог, можем внимателно да сканираме пепелта в търсене на миниатюрни минерали, които са по-малки от еднократно поръсване върху захарна бисквитка и които държат ключа за определяне на възрастта на вкаменелостта.
Работата в тази част на Етиопия е доста приключението. Това е регион, в който 90 градуса по Фаренхайт изглежда хладно, прахът е даден, водата не е, а нормалната ежедневна пътуване включва състезателни щрауси и спиране на камили, докато измисляме пътеки през пустинята. Но този безплоден и враждебен пейзаж е едно от най-важните места в света за изследване кога и как ранните хора са започнали да вървят в изправено положение, използвайки инструменти и се приспособявайки към променящата се среда.
Районът на Афар има слоести утаечни скали, съдържащи тънка бяла вулканична пепел, която бихме могли да използваме за датата на изкопаемата челюстна кост. (Ерин Димаджо, Държавен университет в Пен) В началото, преди да разполагаме с по-точни средства за датата на вкаменелости, геолозите и палеонтолозите разчитаха на относителни методи за датиране. Те разгледаха положението на утаените скали, за да определят реда. Представете си вашата кошница за пране - мръсните дрехи, които носете миналия уикенд, седят на дъното, но днешната почивка отгоре на купчината. Концепцията за утаените скали е същата. По-старите скали са на дъното, по-младите са отгоре. Изследователите са използвали и биостратиграфия, която е изследването на това как вкаменелостите се появяват, разпространяват и изчезват през скалния запис, за да установят относителни възрасти. Ние все още използваме тези относителни методи за запознанства днес като първи подход за датиране на вкаменелости преди назначаването на числова или абсолютна възраст.
Можем ли да датираме действителни вкаменелости? Понякога.
Учените, наречени геохронолози, са експерти в датирането на скали и вкаменелости и често могат да датират вкаменелости, по-млади от около 50 000 години, използвайки радиовъглеродни датировки. Този метод е използван за даване на дати за всякакъв вид интересни материали като пещерно скално изкуство и вкаменелост на пука. За съжаление, вкаменелости като нашата челюстна кост, както и динозаврите, които се виждат в новата изложба "Фосилна зала - дълбоко време" в Националния природонаучен музей на Смитсониън, са твърде стари за радиовъглеродни датировки. В тези случаи трябва да разчитаме на самите скали. Датираме скалите и по заключение можем да датираме фосилите.
В Афар, Етиопия, рядка изкопаема челюстна кост, принадлежаща към нашия род, Хомо беше открит от нашия изследователски екип през 2013 г. За да разрешим мистерията кога този човешки прародител е живял на Земята, потърсихме слоевете вулканичен пепел за отговорите. (Уилям Х. Кимбел, Аризонския държавен университет) Първото голямо предизвикателство е да намерите подходящия вид скали, които да събирате за лабораторен анализ. Имаме щастието, че регионът Афар има вулканични пепелни хоризонти в утаечните скални слоеве. Всъщност, точно под мястото, където е открита изкопаемата челюст, екипът ни откри нов слой от вулканична пепел, който нарекохме туфа Gurumaha. Думата гурумаха на местен език означава млечен шейк - отражение на нашето мислене в следобедната топлина от 90 градуса. В известен смисъл можем да мислим за слоевете вулканичен пепел като заровени хронометри. Когато вулканът изригва, таймерът започва, и ние използваме абсолютни техники за запознанства, за да кажем изминалото време.
Вулканичните скали обикновено съдържат естествено радиоактивни минерали - нашата захарна бисквита се поръсва. Можем да датираме тези минерали с помощта на техники, базирани на радиоактивно разпадане на изотопи, което става с известни темпове. Измерването на изотопи обикновено включва лазери и масови спектрометри, а понякога дори и ядрени реактори. Изчисляваме възрастта, използвайки измерването на скоростта на гниене и изотопните измервания, което ни дава изминалото време на нашия хронометър.
Успешно датирахме туфа на Gurumaha на 2, 82 милиона години, като запознахме естествено радиоактивния минерал фелдшпат. Тъй като челюстната кост ерозирала над туфа на Гурумаха, трябва да е по-млада. Изчислихме, че челюстната кост е на възраст между 2, 80 и 2, 75 милиона години, което я прави най-старият известен вкаменелост от нашия род Homo .
Успешно датирахме туфа Gurumaha на 2, 82 милиона години, като запознахме естествено радиоактивния минерален фелдшпат (по-горе, гледан с микроскоп.) (Erin DiMaggio, Penn State University.) Геохронолозите разполагат с изобилие от инструменти, но въпреки това някои скали и фосили се оказват трудни към днешна дата. Иновациите в съществуващите методи за запознанства премахват тези бариери. Например, ревизиите на метод, наречен електронен спинов резонанс, позволяват на учените да датират редки вкаменелости, като хомининови зъби, тъй като те могат да датират изкопаемите директно, без видимо да повредят образеца. В Афар учените се опитват да датират действителните слоеве, от които изкопават вкаменелостите, вместо да разчитат на наличието на вулканична пепел. Това ще ни каже по-точно възрастта на изкопаемите скали и ще отвори нови полеви места за проучване, на които липсват такива слоеве.
Вкаменелостите обхващат геоложки време от стотици до дори милиарди години и са открити в много видове скали и настройки. Изборът на подходяща техника за запознанства е критична стъпка за постигане на смислена и точна възраст.
Учените са датирали вкаменелости, открити в пещерите в Южна Африка на възраст между 236 000 до 335 000 години, използвайки няколко различни геохронометри, включително оптично стимулирана луминесценция, инструмент, който ни позволява да изчислим последния път, когато пещерните утайки са били изложени на светлина. Друг често срещан метод, датиране на олово-олово, разчита на радиоактивно разпадане на уран и може да се използва за датиране на скали, съдържащи най-старите известни вкаменелости на Земята - по-стари от 3, 5 милиарда години! Казано в контекста, възрастта на Земята е 4, 54 милиарда години, но нашият вид е бил около около 300 000 години.
Възрастта на Земята и произходът на живота е почти непостижим, но новата зала на Deep Time на Смитсониан е създадена, за да ни помогне да разберем огромността на историята на Земята в светлината на днешните ни въздействия. Геологът от 18-ти век Джеймс Хътън призна, че геоложките процеси изискват дълги времеви интервали, концепция, която е централна за това, което разбираме под термина дълбоко време. Целта на геохронологията - датиране на скали и вкаменелости - е да сплитат заедно датите, които получаваме, за да разкажем необикновената история на дълбокото време на Земята.
