_ Un ceas în stânci: ce cosmic razele ne vorbesc despre schimbarea suprafeței Pământului și a climei

Cât de des se prăbușesc munții, erup vulcanii sau se topesc straturile de gheață?

Pentru oamenii de știință ai Pământului, acestea sunt întrebări importante pe măsură ce încercăm să îmbunătățim proiecțiile pentru a pregăti comunitățile pentru evenimente periculoase în viitor.

Ne bazăm pe măsurători instrumentale, dar astfel de înregistrări sunt adesea scurte. Pentru extinderea acestora, folosim arhive geologice. Și în centrul acestei cercetări se află geocronologia — un set de instrumente de metode de datare geologică care ne permite să atribuim vârste absolute rocilor.

În ultimii ani, am folosit o tehnică de ultimă generație. cunoscută sub numele de datarea expunerii la suprafață cosmogenă, care ne permite să cuantificăm timpul petrecut pe suprafață de o rocă, expusă la semnale din spațiul cosmic.

Pământul este bombardat în mod constant de particule încărcate cu energie înaltă, cunoscute sub numele de raze cosmice. , venind din adâncurile galaxiei noastre. Majoritatea sunt interceptate de câmpul magnetic și atmosfera Pământului. Dar unii sunt suficient de energici pentru a ajunge la suprafața Pământului.

La impact, ei despart atomii de elemente comune din scoarța Pământului, cum ar fi siliciul și oxigenul, pentru a crea noi elemente rare cunoscute sub numele de nuclizi cosmogeni.

Prezența nuclizilor cosmogeni în roci și sedimente de la suprafața Pământului este un indicator clar al expunerii atmosferice. Abundența lor ne spune cât timp a fost expusă roca.

Razele cosmice au fost descoperite pentru prima dată la începutul anilor 1900, dar a durat aproape un secol până când acceleratorii de particule suficient de sensibili au devenit disponibili pentru a număra cu exactitate numărul mic de rare. atomi produși atunci când lovesc Pământul.

Astăzi, datarea expunerii la suprafață cosmogenă reprezintă o tehnică principală pentru cuantificarea ratelor și datelor mai multor procese de pe suprafața Pământului.

În sud-estul Fiordlandului, Green Alunecarea lacului este una dintre cele mai mari alunecări de teren de pe Pământ. Dimensiunea sa mare este deosebit de neobișnuită, având în vedere statura relativ mică a munților din care provine.

Cercetări anterioare au sugerat că alunecarea de teren a fost indusă de retragerea unui ghețar mare care susținea anterior versantul muntelui.

Având în vedere retragerea glaciară în curs de azi, am căutat să testăm această ipoteză prin colectarea de bolovani de pe suprafața alunecării de teren a Lacului Verde. Aceste roci au fost anterior protejate de razele cosmice din interiorul munților, înainte de a fi expuse de alunecarea de teren.

Măsurătorile noastre au dat o vârstă de expunere de aproximativ 15.500 de ani, care datează sfârșitul ultimei ere glaciare din sudul Alpi cu 3.000 până la 4.000 de ani. Din acest rezultat, concluzionăm că deglaciarea este puțin probabil să fi fost cauza principală a acestei prăbușiri spectaculoase de munte. În schimb, descoperirile noastre indică un cutremur extrem de mare ca declanșator cel mai probabil.

Erupții vulcanice efuzive (producătoare de lavă) au construit conul mare al Muntelui Ruapehu, cel mai înalt munte din Insula de Nord.

În ciuda unor episoade explozive din secolul al XX-lea, nu există nicio înregistrare de observație a erupțiilor care produc fluxuri de lavă. Evenimentele efuzive viitoare ar putea remodela în mod fundamental conul vulcanic, cu potențiale implicații pentru infrastructura locală.

Dar cât de des au loc astfel de erupții?

Susținut de provocarea științei naționale Reziliența la natură, noi a testat dacă datarea cosmogenă ne-ar putea ajuta să determinăm intervalele de recurență ale erupțiilor producătoare de lavă pe Muntele Ruapehu în ultimii 20.000 de ani.

Am găsit lava ejectată de munte în grupuri de activitate eruptivă care ar putea dura milenii. Datele cosmogene au oferit și date mai precise pentru erupțiile preistorice recente, în comparație cu cele produse prin alte tehnici comune de datare vulcanică, cum ar fi metodele paleomagnetice și radiometrice.

Înainte de măsurătorile de nuclizi cosmogenici, geologii glaciare care încercau să determine vârsta sedimentelor s-au bazat pe descoperirile întâmplătoare de material vegetal fosil pentru datarea cu radiocarbon. În regiunile alpine și polare, unde se află majoritatea ghețarilor, o astfel de materie este rar disponibilă.

Nuclizii cosmogeni rezolvă această problemă, deoarece ghețarii scot roci de la bază și le transportă la suprafață, unde se odihnesc pe versanții dealurilor și morene. și încep să-și acumuleze semnalul cosmic.

Cu sprijinul Platformei științifice antarctice din Noua Zeelandă, am aplicat această tehnică pentru a reconstrui evoluția recentă a ghețarului Byrd — o mare ieșire a calotei de gheață a Antarcticii de Est.

Piatrul glaciar, transportat din interiorul Antarcticii și depus pe dealurile de pe ambele părți ale ghețarului curgător, urmăresc cât de înalt era ghețarul în trecut.

Studiul nostru arată că ghețarul s-a subțiet de cel puțin 200 de metri în urmă cu aproximativ 7.000 de ani în timpul unui interval de relativă stabilitate climatică globală. Aceste rezultate oferă informații tridimensionale rare care pot fi folosite pentru a evalua modelele computerizate utilizate pentru a simula schimbările trecute, prezente și viitoare ale calotei glaciare.

Ridicarea nivelului mării este una dintre cele mai mari provocări cu care se confruntă civilizația în acest secol. Cu toate acestea, răspunsul incert al calotelor de gheață la schimbările climatice îngreunează în prezent proiecțiile.

Specialiștii în nuclizi cosmogeni încearcă acum în mod ambițios să recupereze mostre de rocă de sub porțiuni sensibile ale calotelor de gheață actuale. Testarea acestora pentru semnale cosmice va oferi informații importante despre potențialul de topire viitoare a calotelor de gheață.

Acest articol este republicat din The Conversation sub o licență Creative Commons. Citiți articolul original.

(Fluierul)