Стародавні ландшафти Австралії, задокументовані в піснях аборигенів протягом тисячоліть, тепер відкривають ще глибші таємниці завдяки несподіваному джерелу: космічним променям, ув’язненим у кристалах мінералів. Нове дослідження, опубліковане в Proceedings of the National Academy of Sciences, демонструє, як цей «космічний годинник» може розкривати еволюцію ландшафтів, від річкових систем і узбережжя до формування цінних родовищ корисних копалин.
Глибокий час і постійна зміна поверхні Землі
Поверхня Землі є полем битви між ерозією та підняттям. Гори піднімаються, а потім руйнуються; берегові лінії наступають, а потім відступають. Розуміння того, як ці процеси відбувалися протягом мільйонів або мільярдів років, є життєво важливим для прогнозування того, як ландшафти реагуватимуть на майбутні зміни, такі як зміна клімату або коливання рівня моря. Безпосередньо виміряти еволюцію стародавніх ландшафтів було важко — досі.
Дослідники знайшли зразки з похованих берегів уздовж австралійської пустелі Нуларбор, розкриваючи драматичну історію. Ця територія колись була морським дном, пізніше домом для гігантських деревних кенгуру та сумчастих левів, а сьогодні є одним із найрівніших і найсухіших місць на Землі. Ці стародавні пляжі містять високі концентрації циркону, мінералу, який служить надзвичайно стабільною капсулою часу.
Космічний відбиток: як це працює
Землю постійно бомбардують космічні промені – високоенергетичні частинки від вибухаючих зірок. Коли ці промені стикаються з атомами в мінералах поблизу поверхні, мікроскопічні «вибухи» створюють нові елементи, які називаються космогенними нуклідами. Вимірювання цих нуклідів давно використовується для оцінки змін ландшафту, але багато з них розпадаються надто швидко для давніх масштабів часу.
У цьому дослідженні використовувався космогенний криптон, що зберігається всередині кристалів циркону. Криптон не розпадається, зберігаючи інформацію сотні мільйонів років. Випаровуючи тисячі зерен циркону лазером і вимірюючи вивільнений криптон, вчені визначили, скільки часу кожен кристал провів на поверхні, перш ніж його поховали. Чим більше криптону, тим довша експозиція.
Напрочуд стабільне минуле Австралії
Близько 40 мільйонів років тому південна Австралія була теплою, вологою та лісистою. Проте ландшафти розмивалися з надзвичайно повільною швидкістю менше ніж один метр на мільйон років. Це повільніше, ніж у динамічних гірських регіонах, але порівнянно з деякими з найбільш стабільних середовищ на Землі сьогодні, такими як пустеля Атакама чи Антарктида.
Дослідження також відстежувало переміщення багатих цирконом піщаних пляжів: надзвичайно повільний процес, який займає приблизно 1,6 мільйона років від ерозії до поховання. Цей повільний рух природним чином відфільтрував менш міцні мінерали, зосередивши стійкий циркон. Результат? Господарсько цінні родовища, які зараз використовуються в побутовій кераміці.
Майбутнє ландшафтних досліджень
Цей «космічний годинник» пропонує новий спосіб зрозуміти історію земної поверхні. Вони пояснюють багатство корисних копалин вздовж пустелі Нуларбор, включаючи шахту Джацинт-Амброзія, яка постачає близько 25% світового ринку циркону. Зчитуючи космічні відбитки пальців у цирконі, дослідники виявили геологічний інструмент для вимірювання давніх процесів.
Методику можна вдосконалити, вивчаючи сучасні ландшафти за допомогою незалежних вимірювань поверхневих процесів, але її потенціал величезний. Його можна застосувати до періодів історії Землі, що сягають сотень мільйонів років, потенційно показуючи, як поява наземних рослин змінила поверхню та атмосферу планети.
Ландшафти Землі зберігають спогади в мінералах, утворених космічними променями. Навчившись читати цей «космічний годинник», ми отримуємо нове розуміння минулого — і схему змін, які можуть бути попереду.
