微小晶體中的“宇宙鐘”揭示了澳大利亞古代景觀的興衰
本文最初發表於 對話。 該出版物向 Space.com 投稿文章 專家之聲：專欄與見解。
澳大利亞標誌性的紅色景觀是原住民文化的發源地，並被記錄在歌曲中 數万年。但關於這片土地有多古老的進一步線索來自遙遠的地方 地球: 宇宙射線 它們在地球表面的礦物中留下了明顯的指紋。
也可見其規模有多大 礦藏 形成。這些礦藏的產品最終被製成日常陶瓷製品，但也承載著隱藏的景觀歷史。
凝視時間深處
由於侵蝕和侵蝕的相反力量，地球表面不斷變化。 容量 為之競爭 雕刻我們周圍的風景 – 一個例子是爬山，然後因天氣而筋疲力盡。
為了了解當今的環境並預測它們對未來變化的反應，我們需要了解地貌在數百萬至數十億年前的深層表現。
到目前為止，直接測量古代景觀的變化一直是一個重大挑戰。一項新技術終於為我們提供了一扇了解地球表面遙遠過去的窗口。
直接鑽入地下，我們發現了一些樣本，揭示了邊緣的古老海灘 納拉伯平原 在南澳大利亞。
現在距離海洋 100 多公里，這些被掩埋的海岸記錄著顯著的景觀變化。原來是 一旦在海底, 後來是一片森林 棲息著巨大的樹袋鼠和有袋獅子，如今它是最平坦、最平坦的地區之一 地球上最乾燥的地方。
這些古老的海灘含有異常大量的鋯石，這是一種深受地質學家喜愛的礦物，因為它是 固體時間膠囊。在這些人類頭髮絲寬度的微小晶體中，隱藏著一個宇宙秘密。
尋找宇宙氪
地球不斷受到宇宙射線的轟擊，宇宙射線是恆星爆炸時產生的來自太空的高能粒子。和大一點的不一樣 撞擊我們星球的隕石宇宙射線比原子還要小。但當它們撞擊地球表面附近礦物內部的原子時，微觀“爆炸”會產生新元素，稱為宇宙核素。
測量這些核素是了解景觀變化速度的一種流行方法。但許多核素的壽命很短，因此不適合了解古代景觀。
對於我們的測量，我們使用 宇宙起源氪 保存在天然鋯石晶體中。由於技術進步，這項技術最近才成為可能。它之所以有效，是因為氪不會衰變，而是可以存儲信息數千萬年甚至數億年。
為了解鎖這個“宇宙鐘”，我們使用激光汽化了數千個鋯石晶體，並測量了它們釋放的氪。顆粒中含有的氪越多，它在被較年輕的沉積物層掩埋之前暴露在地表的時間就越長。
極其穩定的土壤
結果表明，大約4000萬年前，當 澳大利亞溫暖、潮濕，森林茂密澳大利亞南部的地貌正在被極其緩慢地侵蝕——每百萬年不到一米。
這比南美洲安第斯山脈或新西蘭南阿爾卑斯山等山區要慢得多。然而，這種侵蝕速度與當今地球上一些最穩定的地區相似，例如阿塔卡馬沙漠或南極洲的干燥山谷。
我們計算出，富含鋯石的海灘沙子需要大約 160 萬年的時間才能從侵蝕地點移動到海岸上的最終埋葬地點。在這種非常緩慢的沉積物運輸過程中，許多不穩定的礦物質逐漸被風化分解或溶解。剩下的是更具彈性的礦物，例如鋯石，它們逐漸變得集中。
隨著時間的推移，這種自然過濾過程產生了富含經濟價值的鋯石和其他穩定礦物的海灘沙沉積物。
研究結果還捕捉到了該地區景觀演變的轉折點。經過一段相對穩定的時期後，氣候變化、地球運動和海平面導致了更快速的侵蝕。沉積物也開始移動得更快。
新款水晶手錶
這個“宇宙鐘”有助於解釋納拉伯平原邊緣的礦產資源，包括 世界上最大的鋯石礦：Jacinth-Ambrosia。該礦生產的鋯石約佔全球供應量的四分之一。
大量的鋯石用於製造陶瓷，因此機會很大，我們中的許多人已經接觸過這些礦物質，它們在地球表面的存在時間比我們人類存在的時間要長得多。
通過讀取鋯石中的宇宙射線指紋，我們現在有了一個新的地質鐘，可以測量地球表面的古代過程。
研究可以獨立測量表面過程的現代景觀將有助於完善和擴大其用途，但潛力巨大。由於氪和鋯石是穩定的，因此該技術可以應用於數億年前的地球歷史時期。
這為研究地球歷史上一些最大事件的景觀反應提供了可能性，例如 陸地植物的生長 大約500-4億年前，它改變了地球的表面和大氣。
為此，我們可以分析當時河流沉積物中保存的鋯石晶體，從而使我們能夠測量陸地植物的到來重塑侵蝕、沉積物遷移和景觀穩定性的程度。
地球的景觀保存著被宇宙射線形成的礦物質所困的記憶。通過學習解讀這個“宇宙時鐘”，我們找到了一種新的方式來理解標誌性景觀背後的歷史。也許更重要的是，它為未來可能發生的變化提供了藍圖。
