فوران 2000 ساله پمپئی به دانشمندان ساعت بهتری برای گذشته زمین داد.

نزدیک به 2000 سال پیش، پلینی جوان آنچه را که هنگام فوران کوه وزوویوس شاهد بود، مستند کرد، پمپئی را دفن کرد و عمویش، پلینی بزرگ، را کشت. گزارش او بیش از حفظ داستان یکی از معروف ترین بلایای آتشفشانی تاریخ انجام داد. همچنین اطلاعات کافی در مورد زمان وقوع فوران ثبت کرد تا به دانشمندان مدرن یک نقطه مرجع تاریخی غیرمعمول دقیق برای آزمایش تکنیک های قدمت آتشفشانی بدهد.

محققان مرکز ژئوکرونولوژی برکلی، دانشگاه کالیفرنیا برکلی و دانشگاه پادوآ در ایتالیا اکنون در Science Advances گزارش می دهند که این معیار تاریخی به آنها کمک کرده است تا دقت تاریخ گذاری آرگون-آرگون را به طور قابل توجهی بهبود بخشند. آنها با کالیبره کردن روش در برابر تاریخ فوران استنباط شده ۲۴ اوت ۷۹ پس از میلاد، ابزاری را تقویت کردند که در حال حاضر یکی از مفیدترین ابزارها برای تعیین سن سنگ ها و رویدادهای آتشفشانی است.

این پیشرفت می تواند به زمین شناسان، دیرینه شناسان و باستان شناسان کمک کند تا تاریخ های قابل اعتمادتری را برای رویدادهای گذشته زمین تعیین کنند. این شامل فوران های آتشفشان ها می شود که همچنان خطراتی را برای مناطق پرجمعیت اطراف مکزیکو سیتی، ناپل و یوگیاکارتا در اندونزی ایجاد می کند. کالیبراسیون بهبودیافته همچنین می‌تواند به محققین کمک کند تا سایر تکنیک‌های تاریخ‌سنجی، از جمله تاریخ‌سنجی کربن-14 مواد آلی و سن‌یابی سنگ‌هایی که میلیاردها سال پیش در اوایل تاریخ زمین شکل گرفته‌اند، با سرب اورانیوم را تأیید کنند.

پل رنه، رهبر این مطالعه، استاد دانشگاه برکلی در محل اقامت علوم زمین و سیاره‌شناسی و مدیر مرکز مستقل ژئوکرونولوژی برکلی، می‌گوید: «اگر می‌خواهید تاریخچه فوران یک آتشفشان در زمان نسبتا اخیر را کنار هم بگذارید، دقت و صحت واقعا مهم است. "این مطالعه نشان می دهد که شما می توانید به آن نوع دقت و دقت بسیار مفید در قلمرو تاریخی دست پیدا کنید."

دقت نشان می‌دهد که اندازه‌گیری چقدر به مقدار صحیح نزدیک است، در حالی که دقت نشان می‌دهد که چقدر می‌توان آن اندازه‌گیری را تکرار کرد. برای آزمایش روش کالیبره شده، محققان هشت نمونه سانیدین، یک ماده معدنی آتشفشانی حاوی پتاسیم از Vesuvius را بررسی کردند.

اندازه‌گیری‌های آرگون-آرگون فوران را 13±1938 سال قبل از تجزیه و تحلیل کانی‌ها در سال 2025 نشان داد. بر اساس شواهد تاریخی حفظ‌شده در نوشته‌های پلینی جوان، کانی‌ها در واقع 1946 سال قدمت داشتند. که مربوط به دقت 0.7٪ و دقت 0.4٪ است.

رنه می‌گوید: «این به ما امکان می‌دهد به طور دقیق‌تر علیت را بین رویدادهای ثبت زمین‌شناسی استنباط کنیم، برای مثال ساختار برخورد شهاب‌سنگ و انقراض دسته جمعی».

حدود یک دهه پیش، رن از تاریخ‌گذاری آرگون-آرگون برای تعیین سن دقیق برخورد شهاب‌سنگ، فوران‌های آتشفشانی بزرگ در هند و انقراض دایناسورها استفاده کرد. هر سه رویداد در حدود چند ده هزار سال در حدود 66 میلیون سال پیش رخ داده اند. این اندازه‌گیری‌ها این ایده را تقویت کرد که برخورد سیارک باعث تشدید فعالیت‌های آتشفشانی شد و یک پانچ یک یا دو را ایجاد کرد که به انقراض همه دایناسورهای غیر پرنده کمک کرد.

تاریخ پلینی به پالایش ساعت رادیواکتیو کمک می کند

کارولین هاسلر، دانشجوی فارغ التحصیل، همچنین سوابق تاریخی پیرامون فوران وزوو را از نزدیک بررسی کرد. کار او به تیم اجازه داد تا تاریخ 24 آگوست منتسب به پلینی جوان را در مدت دو ماه تأیید کند.

این محدودیت تاریخی به محققان کمک کرد تا اندازه گیری خود را از نیمه عمر حاکم بر تجزیه پتاسیم-40 به آرگون-40، فرآیندی که زمینه تاریخ گذاری آرگون-آرگون را تشکیل می دهد، بهبود بخشند. نیمه عمر تجدید نظر شده 12.044 میلیارد سال است.

رنه و همکارانش قبلا از سانیدین از پوکه تولید شده در طی فوران سال 79 پس از میلاد برای آزمایش قدمت آرگون-آرگون استفاده کرده بودند. پس از تجزیه و تحلیل سال 1997، آنها پیش بینی کردند که کار آینده می تواند عدم اطمینان را به کمتر از 1 درصد کاهش دهد.

آنها اکنون با کمک نمونه‌های پوکه بهبود یافته، یک طیف‌سنج جرمی پیشرفته‌تر و روش‌های به روز تابش نوترونی به آن هدف رسیده‌اند.

تاریخ گذاری آرگون-آرگون بر اساس تجزیه رادیواکتیو طبیعی پتاسیم-40 در سنگ های آتشفشانی به آرگون-40 است. آرگون-40 معمولا قبل از فوران در مواد معدنی وجود ندارد. محققان نمونه های سنگ را در معرض نوترون ها قرار می دهند و ایزوتوپ پتاسیم غیر رادیواکتیو پتاسیم-39 را به آرگون-39 تبدیل می کنند. سپس مقادیر نسبی آرگون-40 و آرگون-39 را اندازه گیری می کنند. نسبت بیشتری از آرگون-40 نشان دهنده نمونه قدیمی تر است.

در سال 1998، یکی از نویسندگان آندریا مارزولی از دانشگاه پادوآ، سنگ جدید را از Oplontis، یکی دیگر از سکونتگاه های رومی که در اثر فوران مدفون شده بود، جمع آوری کرد. این نمونه‌ها حاوی پتاسیم بیشتری نسبت به نمونه‌هایی بودند که قبلا استفاده می‌شدند و از مواد آزاد شده در اولین قسمت فوران به دست آمدند.

ماگما در زیر آتشفشان های چینه ای مانند وزوویوس می تواند به لایه هایی جدا شود. آهن و منیزیم تمایل دارند در نزدیکی قسمت انتهایی یک محفظه ماگما متمرکز شوند، در حالی که عناصر محلول بیشتری مانند پتاسیم نزدیک به بالا باقی می مانند.

به دلیل این ساختار، ماگمای غنی از پتاسیم به طور کلی جزو اولین موادی است که در طول فوران خارج می شود. بنابراین در نزدیکی کف رسوبات خاکستر و سنگ پا می نشیند. نمونه‌های مارزولی از این نهشته‌های پایین‌تر به دست آمدند، که آنها را برای تاریخ‌گذاری آرگون-آرگون بسیار ارزشمند می‌کند.

با وجود پتانسیل آنها، نمونه ها در انبار قرار گرفتند و برای چندین دهه بدون تجزیه و تحلیل باقی ماندند. چندین سال پیش، دانشجویان فارغ‌التحصیل، هاسلر، آنتونی فوئنتس و اندی تولت، که با جک کارتر، جک کارتر در آزمایشگاه رنه کار می‌کردند، پیشنهاد بازگشت به مواد تقریبا 30 ساله مارزولی را دادند تا ببینند که آیا می‌تواند نسبت به اندازه‌گیری‌های سال 1997 بهبود یابد یا خیر.

پژوهشگران قبلا کارهایی را با هدف تطبیق تاریخ‌گذاری آرگون-آرگون با قدمت اورانیوم-سرب منتشر کرده بودند، دو روشی که بیشترین استفاده را برای تعیین سن سنگ‌ها دارند. دستیابی به کالیبراسیون دقیق‌تر تاریخ‌گذاری آرگون-آرگون بخش مهمی از این تلاش بزرگ‌تر بود.

رنه گفت: «آنها یک طرح بیزی ارائه کردند - که در سال 2025 منتشر شد - برای کالیبراسیون این دو مهم ترین ژئوکرومتر که در اختیار داریم، که در طول سال ها نتایج ثابتی به ما نداده اند.

اندازه‌گیری‌های Vesuvius از سال 1997 در آن کالیبراسیون قبلی گنجانده شد، اما عدم قطعیت آنها به اندازه‌ای بزرگ بود که تأثیر نسبتا کمی بر نتیجه نهایی داشتند. اندازه گیری های تازه تصفیه شده وزوویوس وزن بسیار بیشتری دارند.

رنه افزود: "این واقعا فقط ترکیبی از نمونه های بهتر، مزیت ابزاری و تلاش هماهنگ تر بود. همه این چیزها با هم جمع شدند." او به بیل کاساتا، نویسنده همکار، نقش مهمی در توسعه استراتژی تحلیلی و تجزیه و تحلیل داده ها می دهد.

بررسی مجدد تاریخ فوران وزوویوس

قبل از اینکه تیم بتواند از فوران به عنوان یک معیار قابل اعتماد استفاده کند، هاسلر باید به یک اختلاف طولانی مدت در مورد زمان فوران وزوو رسیدگی کند.

برخی از مورخان پیشنهاد کرده اند که فوران بعدا در پاییز سال 79 پس از میلاد رخ داده است. استدلال آنها تا حدی بر روی یک سکه بازیابی شده از پمپئی استوار است که آنها معتقدند فقط می توانست در ماه سپتامبر تولید شود.

هاسلر آن سکه را با دیگر سکه های رومی همان دوره مقایسه کرد و به این نتیجه رسید که احتمالا قبل از سپتامبر ضرب شده است. با این وجود، محققان اجازه دادند تا دو ماه عدم قطعیت در مورد تاریخ فوران وجود داشته باشد. این عدم قطعیت تأثیر کمی بر کالیبراسیون خود تکنیک تاریخ‌یابی داشت، اما هنگام تعیین نیمه عمر پتاسیم-40 مهم بود.

رنه گفت که دقت و دقت بهبود یافته تاریخ‌گذاری آرگون-آرگون نیز باید آن را به ویژه برای کالیبره کردن تاریخ‌گذاری رادیوکربن مفید کند. تاریخ گذاری رادیوکربن تکنیک غالب برای تعیین سن مواد آلی مانند چوب در زمانی که کمتر از 55000 سال است، است.

او گفت: «ما امیدواریم که با استفاده از همان ریاضیات، همان رویکرد بیزی، و تنها آوردن داده‌های بیشتر و مشاهدات خام بیشتر در این ترکیب، تا آنجا که می‌توانیم، روش‌های تاریخ‌گذاری زمین‌شناسی را واقعا متحد کنیم. اما تاریخ یابی آرگون-آرگون همیشه یک استاندارد خواهد بود -- از این نظر معیار مهمی خواهد بود.

رنه گفت، همراه با بهبود کالیبراسیون روش تاریخ‌یابی آرگون/آرگون، این یافته‌ها معیار جدیدی را برای تعیین دقیق سن فوران‌های آتشفشانی نسبتا اخیر ایجاد می‌کند. نتایج نشان می‌دهد که تاریخ‌گذاری آرگون-آرگون اکنون می‌تواند برای رویدادهایی که در تاریخ ثبت شده رخ داده‌اند به دقت دهه‌ای برسد.

این کار توسط بنیاد ملی علوم (2102788، 2030393)، بنیاد آن و گوردون گتی و مرکز ژئوکرونولوژی برکلی تامین شده است.

مواد ارائه شده توسط دانشگاه کالیفرنیا - برکلی. توجه: محتوا ممکن است برای سبک و طول ویرایش شود.

دارویی که باعث می شود افراد کالری بیشتری بسوزانند - دانشمندان مطمئن نیستند که چگونه

"Crawzilla" - دانشمندان به تازگی بزرگترین خرچنگ شناخته شده آمریکای شمالی را پیدا کردند

دانشمند 7 مورد از عجیب ترین کارهایی که قهوه با بدن شما انجام می دهد را فاش کرد

یک قرص ساده می تواند آسیب چشم دیابتی را قبل از از دست دادن بینایی درمان کند