Αυτή είναι η τέταρτη σε μια σειρά πέντε τμημάτων γραμμένη από εμπειρογνώμονες που παρουσιάστηκαν στη νέα αίθουσα του Smithsonian για τα απολιθώματα-Deep Time έκθεση, τώρα στο θέαμα στο Εθνικό Μουσείο Φυσικής Ιστορίας. Η πλήρης σειρά μπορεί να βρεθεί με την επίσκεψή μας στην Ειδική Έκθεση Deep Time
«Δεν απολιθώνονται τα απολιθώματα με το πιστοποιητικό γέννησής τους», έγραψε ο γνωστός επιστημονικός συντάκτης Henry Gee στην αληθινή του έκδοσή του 2000, " Αναζήτηση του Deep Time" . Ενώ είναι αλήθεια, τα απολιθώματα είναι θαμμένα με πολλές ενδείξεις που μας επιτρέπουν να ανοικοδομήσουμε την ιστορία τους. Μια σειρά τεχνικών απόλυτης χρονολόγησης έχει καταστήσει δυνατή την καθιέρωση του χρονοδιαγράμματος της ιστορίας της Γης, συμπεριλαμβανομένης της εποχής και της προέλευσης της ζωής, του χρονοδιαγράμματος των μαζικών εξαφανίσεων και της καταγραφής της ανθρώπινης εξέλιξης.
Το 2013, στην περιοχή Afar της Αιθιοπίας, η ερευνητική μας ομάδα ανακάλυψε μια σπάνια ορυκτή γνάθο που ανήκει στο γένος μας, Homo . Για να λύσουμε το μυστήριο του πότε ο ανθρώπινος αυτός πρόγονος ζούσε στη Γη, κοιτάξαμε για τα στρώματα της ηφαιστειακής τέφρας γύρω από τις απαντήσεις. Χρησιμοποιώντας το μεγεθυντικό φακό ενός γεωλόγου, μπορούμε να σαρώσουμε προσεκτικά την τέφρα σε αναζήτηση μικροσκοπικών ορυκτών που είναι μικρότερα από ένα και μόνο πασπαλίζουμε σε ένα μπισκότο ζάχαρης και που κρατάμε το κλειδί για να καθορίσουμε την ηλικία ενός απολιθώματος.
Η εργασία σε αυτό το τμήμα της Αιθιοπίας είναι αρκετά περιπέτεια. Είναι μια περιοχή όπου το 90 ° Fahrenheit φαίνεται δροσερό, η σκόνη είναι δεδομένη, το νερό δεν είναι, και μια καθημερινή καθημερινή μετακίνηση περιλαμβάνει αγωνιστικά στρουθοκαμήλους και πέδηση για καμήλες καθώς φτιάχνουμε μονοπάτια μέσα από την έρημο. Όμως, αυτό το άγονο και εχθρικό τοπίο είναι μια από τις σημαντικότερες τοποθεσίες στον κόσμο για να μελετήσει πότε και πόσο νωρίς οι άνθρωποι άρχισαν να περπατούν όρθιοι, χρησιμοποιώντας εργαλεία και προσαρμόζοντάς τους στο μεταβαλλόμενο περιβάλλον τους.
Η περιοχή Afar έχει στρώσει ιζηματογενή πετρώματα, που περιέχουν λεπτές λευκές ηφαιστειακές τέφρες που θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε μέχρι σήμερα την απολιθωμένη γνάθο. (Erin DiMaggio, Penn State University) Πρώιμα, πριν διαθέτουμε πιο ακριβή μέσα για την απογραφή απολιθωμάτων, γεωλόγοι και παλαιοντολόγοι στηρίχτηκαν σε μεθόδους σχετικής χρονολόγησης. Κοίταξαν τη θέση των ιζηματογενών πετρωμάτων για να καθορίσουν την τάξη. Φανταστείτε το καλάθι του πλυντηρίου - τα βρώμικα ρούχα που φορούσατε το περασμένο Σαββατοκύριακο κάθονται στο κάτω μέρος, αλλά το υπόλοιπο σήμερα στο πάνω μέρος του σωρού. Η ιδέα για τους ιζηματογενείς βράχους είναι η ίδια. Τα παλαιότερα βράχια είναι στο κάτω μέρος, τα νεώτερα είναι στην κορυφή. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν επίσης βιοσυστοιχία, η οποία είναι η μελέτη του πώς τα απολιθώματα εμφανίζονται, πολλαπλασιάζονται και εξαφανίζονται σε όλο το ιστορικό βράχο, για να καθορίσουν σχετικές ηλικίες. Χρησιμοποιούμε ακόμα αυτές τις μεθόδους σχετικής χρονολόγησης σήμερα ως μια πρώτη προσέγγιση για τη χρονολόγηση απολιθωμάτων πριν από την ανάθεση μιας αριθμητικής ή απόλυτης ηλικίας.
Μπορούμε να κάνουμε τα πραγματικά απολιθώματα; Ωρες ωρες.
Οι επιστήμονες που ονομάζονται γεωχρονολόγοι είναι ειδικοί στη χρονολόγηση βράχων και απολιθωμάτων και συχνά μπορούν να χρονολογούνται από απολιθώματα ηλικίας μικρότερης των 50.000 ετών με χρονολόγηση ραδιενεργού άνθρακα. Αυτή η μέθοδος έχει χρησιμοποιηθεί για την παροχή ημερομηνιών για όλα τα είδη ενδιαφέροντος υλικού όπως η τέχνη της σπηλιάς rock και η απολιθωμένη πόπα. Δυστυχώς, απολιθώματα όπως η γνάθου μας, καθώς και οι δεινόσαυροι που βλέπουν στη νέα έκθεση "Fossil Hall-Deep Time" στο Εθνικό Μουσείο Φυσικής Ιστορίας του Smithsonian, είναι πάρα πολύ παλιές για τη χρονολόγηση των ραδιοανθράκων. Σε αυτές τις περιπτώσεις, πρέπει να στηριχθούμε στους ίδιους τους βράχους. Γιορτάζουμε τα βράχια και με βάση τα συμπεράσματα, μπορούμε να χτίσουμε τα απολιθώματα.
Στο Afar, η Αιθιοπία, μια σπάνια απολιθωμένη γνάθο που ανήκει στο γένος μας, ο Homo ανακαλύφθηκε από την ερευνητική μας ομάδα το 2013. Για να λύσουμε το μυστήριο του πότε ο ανθρώπινος αυτός πρόγονος ζούσε στη Γη, εξετάσαμε τις ηφαιστειακές στρώσεις στάχτης για τις απαντήσεις. (William H. Kimbel, κρατικό πανεπιστήμιο της Αριζόνα) Η πρώτη μεγάλη πρόκληση είναι να βρούμε το σωστό είδος πετρωμάτων που συλλέγουμε για εργαστηριακή ανάλυση. Είμαστε τυχεροί που η περιοχή Afar έχει ορίζοντα ηφαιστειακής τέφρας στα ιζηματογενή πετρώματα. Στην πραγματικότητα, ακριβώς κάτω από το σημείο όπου ανακαλύφθηκε η ορυκτή γνάθου, η ομάδα μας βρήκε ένα νέο στρώμα ηφαιστειακής τέφρας που ονομάσαμε το Gurumaha Tuff. Η λέξη gurumaha στην τοπική γλώσσα σημαίνει milkshake - μια αντανάκλαση της νοοτροπίας μας στη ζέστη 90 το μεσημέρι. Κατά μία έννοια, μπορούμε να σκεφτούμε τα ηφαιστειακά στρώματα τέφρας ως θαμμένα χρονόμετρα. Όταν ξεσπάει το ηφαίστειο ξεκινάει ο χρονοδιακόπτης και χρησιμοποιούμε απόλυτες τεχνικές χρονολόγησης για να πούμε το χρόνο που έχει περάσει.
Τα ηφαιστειακά πετρώματα περιέχουν συνήθως φυσικά ραδιενεργά ορυκτά - το μπισκότο ζάχαρης μας ψεκάζει. Μπορούμε να χρονολογήσουμε αυτά τα ορυκτά χρησιμοποιώντας τεχνικές που βασίζονται στη ραδιενεργή αποσύνθεση των ισοτόπων, η οποία συμβαίνει σε γνωστές τιμές. Τα ισότοπα μέτρησης συνήθως περιλαμβάνουν λέιζερ και φασματόμετρα μάζας και μερικές φορές ακόμη πυρηνικούς αντιδραστήρες. Υπολογίζουμε την ηλικία με τη μέτρηση της ταχύτητας αποσύνθεσης και των ισοτόπων, η οποία μας δίνει τον χρόνο που πέρασε στο χρονόμετρο μας.
Με επιτυχία χρονολογείται το Gurumaha Tuff σε ηλικία 2, 82 εκατομμυρίων ετών με χρονολόγηση του φυσικώς ραδιενεργού ορυκτού άστρου. Δεδομένου ότι η γνάθου διαβρώθηκε από πάνω από το Gurumaha Tuff, πρέπει να είναι νεότερος. Υπολογίσαμε ότι η γνάθο είναι μεταξύ 2, 80 και 2, 75 εκατομμυρίων ετών, καθιστώντας το το παλαιότερο γνωστό απολίθωμα του γένους μας Homo .
Με επιτυχία χρονολογήσαμε το Gurumaha Tuff σε ηλικία 2, 82 εκατομμυρίων ετών με χρονολόγηση του φυσικώς ραδιενεργού ορυκτού άστρου (παραπάνω, με θέαση με μικροσκόπιο.) (Erin DiMaggio, Penn State University.) Οι γεωχρονολόγοι έχουν στη διάθεσή τους πληθώρα εργαλείων, αλλά μερικοί βράχοι και απολιθώματα αποδειχθούν δύσκολοι μέχρι σήμερα. Οι καινοτομίες στις υπάρχουσες μεθόδους χρονολόγησης εξαλείφουν αυτά τα εμπόδια. Για παράδειγμα, οι αναθεωρήσεις σε μια μέθοδο που ονομάζεται ηλεκτρονική περιστροφή συντονισμού επιτρέπουν στους επιστήμονες μέχρι σήμερα σπάνια απολιθώματα, όπως τα δόντια hominin, επειδή μπορούν να χρονολογήσουν άμεσα τα απολιθώματα χωρίς να καταστρέψουν εμφανώς το δείγμα. Στο Afar, οι επιστήμονες επιχειρούν να χρονολογήσουν τα πραγματικά στρώματα από τα οποία αποικοδομούνται τα απολιθώματα, αντί να βασίζονται στην παρουσία ηφαιστειακής τέφρας. Αυτό θα μας έλεγε με μεγαλύτερη ακρίβεια την ηλικία των ορυκτών πετρωμάτων και θα ανοίξουμε νέους τόπους εξερεύνησης που στερούνται τέτοια στρώματα.
Τα απολιθώματα καλύπτουν γεωλογικούς χρόνους εκατοντάδων έως και δισεκατομμυρίων ετών και ανακαλύπτονται σε πολλούς τύπους και περιβάλλοντα βράχων. Η επιλογή μιας κατάλληλης τεχνικής χρονολόγησης είναι ένα κρίσιμο βήμα για την επίτευξη μιας ουσιαστικής και ακριβούς ηλικίας.
Οι επιστήμονες έχουν απολιθώματα που βρέθηκαν σε σπηλιές της Νότιας Αφρικής σε ηλικία μεταξύ 236.000 και 335.000 ετών χρησιμοποιώντας αρκετά διαφορετικά γεωχρονόμετρα, συμπεριλαμβανομένης της οπτικά διεγερμένης φωταύγειας, ένα εργαλείο που μας επιτρέπει να υπολογίσουμε τα τελευταία ιζήματα των σπηλαίων που εκτέθηκαν στο φως. Μια άλλη κοινή μέθοδος, χρονολόγηση ουρανίου-μολύβδου, βασίζεται στη ραδιενεργή αποσύνθεση του ουρανίου και μπορεί να χρησιμοποιηθεί μέχρι σήμερα βράχια που περιέχουν τα παλαιότερα γνωστά απολιθώματα στη Γη - παλαιότερα από 3, 5 δισεκατομμύρια χρόνια! Για να το θέσουμε αυτό στο πλαίσιο, η ηλικία της Γης είναι 4, 54 δισεκατομμύρια χρόνια, αλλά το είδος μας είναι μόνο περίπου για 300.000 χρόνια.
Η εποχή της Γης και η προέλευση της ζωής είναι σχεδόν αδιανόητη, αλλά το νέο Deep Time Hall του Smithsonian έχει σχεδιαστεί για να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε την τεράστια ιστορία της Γης υπό το φως των σημερινών μας επιπτώσεων. Ο γεωλόγος James Hutton του 18ου αιώνα αναγνώρισε ότι οι γεωλογικές διαδικασίες απαιτούν μεγάλα χρονοδιαγράμματα, μια έννοια κεντρική σε αυτό που εννοούμε με τον όρο βαθύς χρόνος. Ο σκοπός των πετρωμάτων και των απολιθωμάτων με γεωχρονολογία είναι να συσσωρευτούν οι ημερομηνίες που αποκτήσαμε για να πούμε την εκπληκτική ιστορία της βαθιάς εποχής της Γης.
