تخریب پمپئی به کالیبراسیون قدمت آتشفشانی تا چند دهه کمک می کند

ویرایش شده توسط گابی کلارک، بررسی توسط اندرو زینین

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

هنگامی که پلینی جوان تجربه دست اول خود را از فوران کوه وزوویوس در 2000 سال پیش ثبت کرد - فاجعه ای که پمپئی را دفن کرد و عمویش، پلینی بزرگتر را کشت - جزئیات کافی در مورد تاریخ ارائه کرد تا به دانشمندان اجازه دهد تا روش های معیاری برای تاریخ گذاری فوران های آتشفشانی را تعیین کنند.

در مطالعه‌ای که این هفته در مجله Science Advances منتشر می‌شود، دانشمندان مرکز ژئوکرونولوژی برکلی، دانشگاه کالیفرنیا برکلی و دانشگاه پادوآ در ایتالیا گزارش دادند که تاریخ‌گذاری آرگون-آرگون با تاریخ استنباط‌شده فوران کالیبره شده است - اوت. 24، 79 پس از میلاد - اکنون به طور قابل توجهی دقیق تر است، و آن را به یکی از همه کاره ترین روش های تاریخ گذاری در دسترس تبدیل می کند.

این بهبود به زمین شناسان، دیرینه شناسان و باستان شناسان اجازه می دهد تا تاریخ های دقیق تری را به رویدادهای زمین شناسی گذشته، از جمله فوران های آتشفشان هایی که هنوز مناطق پرجمعیتی مانند مکزیکو سیتی، ناپل و یوگیاکارتا در اندونزی را تهدید می کنند، اختصاص دهند. همچنین به سایر روش‌های تاریخ‌سنجی، مانند تاریخ‌یابی کربن ۱۴ مواد آلی و سرب اورانیوم سنگ‌های میلیارد ساله از روزهای اولیه زمین، کمک خواهد کرد.

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 به درستی یک نتیجه اشاره دارد، در حالی که دقت میزان تکرارپذیری نتیجه را اندازه گیری می کند. روش تاریخ‌یابی مجدد آرگون-آرگون، که روی هشت نمونه از یک کانی آتشفشانی حاوی پتاسیم از وزوویوس به نام سانیدین استفاده شد، فوران را 13 ± 1938 سال قبل از تجزیه و تحلیل کانی‌ها در سال 2025 تعیین کرد. نوشته ها برآورد معادل 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». یک دهه پیش، رن از تاریخ‌گذاری آرگون-آرگون برای ارائه تاریخ‌های دقیق برای برخورد شهاب‌سنگ، فوران‌های آتشفشانی در هند و انقراض دایناسورها استفاده کرد که همه اینها در چند ده هزار سال 66 میلیون سال پیش رخ داد. این تاریخ‌های دقیق این ایده را تقویت می‌کند که این ضربه باعث تشدید آتشفشان‌ها می‌شود و ضربه‌ای یک یا دو ایجاد می‌کند که منجر به انقراض همه دایناسورهای غیر پرنده می‌شود.

به لطف غواصی عمیق در تاریخچه ثبت شده فوران وزوو توسط دانشجوی فارغ التحصیل کارولین هاسلر، تیم همچنین توانست تاریخ فوران منتسب به پلینی جوان - اوت را تأیید کند. 24 - تا دو ماه. این تیم را قادر ساخت تا نیمه عمر تجزیه پتاسیم-40 به آرگون-40 را با دقت بیشتری اندازه گیری کنند که مبنایی را برای تاریخ گذاری آرگون-آرگون فراهم می کند. این نیمه عمر اکنون 12.044 میلیارد سال است، 0.088 میلیارد سال بدهید یا بگیرید - دو برابر دقیقتر از مقدار قبلی تعیین شده از فیزیک هسته ای.

رنه و تیمش قبلا سانیدین را از سنگ پا که در طول فوران سال 79 پس از میلاد خارج می‌شد تا تاریخ‌گذاری آرگون-آرگون با حقیقت زمینی تجزیه و تحلیل کرده بودند. بر اساس آن تجزیه و تحلیل در سال 1997، آنها پیش بینی کردند که می توانند بهتر عمل کنند و دقت را به کمتر از 1٪ کاهش دهند. او و تیمش اکنون به لطف نمونه‌های پوکه بهتر، طیف‌سنج جرمی بهبودیافته و تکنیک‌های به روز تابش نوترونی به این هدف دست یافته‌اند.

قدمت آرگون-آرگون بر تجزیه طبیعی پتاسیم-40 در سنگ های آتشفشانی به آرگون-40 متکی است که به طور معمول در مواد معدنی قبل از فوران وجود ندارد. دانشمندان سنگ ها را با نوترون تابش می کنند تا ایزوتوپ غیر رادیواکتیو پتاسیم، پتاسیم-39، را به آرگون-39 تبدیل کنند و سپس مقادیر نسبی دو ایزوتوپ آرگون را با هم مقایسه کنند. هر چه آرگون-40 نسبت به آرگون-39 بیشتر باشد، نمونه قدیمی تر است.

در سال 1998، یکی از نویسندگان آندریا مارزولی از دانشگاه پادوآ نمونه‌های پوکه جدید و غنی از پتاسیم را از Oplontis، یکی دیگر از شهرهای رومی که در خاکستر مدفون شده بود، به دست آورد. برخلاف نمونه‌های قبلی، نمونه‌های جدید از ابتدایی‌ترین مرحله فوران وزوویوس به وجود آمدند.

محفظه‌های ماگمایی در زیر آتشفشان‌های چینه‌ای مانند Vesuvius تمایل به لایه‌بندی دارند، آهن و منیزیم در پایین محفظه متمرکز می‌شوند در حالی که عناصر محلول مانند پتاسیم در بالا باقی می‌مانند. در نتیجه، ماگمای غنی از پتاسیم ابتدا خارج می شود و در انتهای رسوبات خاکستر و پوکه قرار می گیرد. پوکه مرزولی از این نهشته های زیرین به دست آمد.

آن نمونه ها در قفسه گذاشته شدند و هرگز مورد تجزیه و تحلیل قرار نگرفتند، اما چندین سال پیش، دانشجویان فارغ التحصیل، هاسلر، آنتونی فوئنتس و اندی تولت، به رهبری جک کارتر، همکار فوق دکترا در آزمایشگاه رن، پیشنهاد کردند نمونه های 30 ساله مارزولی را بیرون بکشند و سعی در بهبود نتایج سال 1997 داشته باشند. این تیم قبلا تطبیق دو روش تاریخ‌سنجی را که معمولا برای سنگ‌ها استفاده می‌شود منتشر کرده بود - آرگون-آرگون و سرب-اورانیوم- و کالیبراسیون دقیق تاریخ‌گذاری آرگون-آرگون یکی از اجزای اصلی آن کار 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. نتایج وزوویوس از سال 1997 در این بین کالیبراسیون گنجانده شد اما به اندازه کافی دقیق نبود که وزن زیادی در نتیجه داشته باشد. نتایج جدید آن را تغییر می دهد.

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.

با این حال، قبل از شروع آنها، هاسلر مجبور بود ناهماهنگی‌های موجود در سوابق تاریخی را حل کند. برخی از مورخان فکر می کنند که فوران بعدا در پاییز سال 79 پس از میلاد بر اساس سکه ای که در پمپئی پیدا شده بود روی داد که به گفته آنها فقط می توانست در سپتامبر مهر زده شود. هاسلر این سکه را با دیگر سکه های رومی معاصر مقایسه کرد و به این نتیجه رسید که احتمالا قبل از سپتامبر ساخته شده است. اتخاذ یک عدم قطعیت دو ماهه آزاد در جدول زمانی مشخص شد که در کالیبره کردن تکنیک دوستیابی مهم نیست، اما برای تعیین نیمه عمر پتاسیم-40 کلیدی است.

رنه گفت که تاریخ‌گذاری دقیق‌تر و دقیق‌تر آرگون-آرگون در کالیبره کردن تاریخ‌گذاری رادیوکربن، روش غالب تعیین تاریخ‌ها به موادی مانند چوب که سن آنها کمتر از 55000 سال است، بسیار ارزشمند خواهد بود.

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.

او گفت که علاوه بر کمک به کالیبراسیون روش تاریخ‌گذاری آرگون-آرگون، این مطالعه معیار جدیدی را برای توانایی این روش در تاریخ‌گذاری فوران‌های بسیار اخیر با دقت دهه‌ای ایجاد می‌کند.

پل رنه و همکاران، پلینی جوانتر ژئوکرونولوژی پیشرفت می کند، پیشرفت علم (2026). DOI: 10.1126/sciadv.aeg2624. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeg2624

ارائه شده توسط دانشگاه کالیفرنیا - برکلی

کارشناسی ارشد زبان انگلیسی، ویرایشگر کپی از سال 2021 با تجربه در آموزش عالی و محتوای بهداشتی. تقدیم به اخبار معتبر علمی. نمایه کامل →

فوق لیسانس فیزیک با تجربه تحقیق. علاقه مندان به اخبار علمی طولانی مدت. نقش کلیدی در موفقیت سرمقاله Science X ایفا می کند. نمایه کامل →