Nyt instrument afslører landskabets levetid

Hvor mange år kan et bjerg eksistere? Bob Dylans retoriske spørgsmål har netop modtaget endnu et videnskabeligt baseret svar. Forskere fra Wageningen University &Research (WUR) og Danmarks Tekniske Universitet (DTU) har udviklet en ny metode, der kan måle eksponeringsvarigheden af ​​sten og sedimenter, fører til ny indsigt i landskabsudvikling. I Videnskabelige rapporter , de afslører deres innovative teknik.

Solens interaktioner med planter og dyr er almindelig viden, der ikke kræver nogen særlig introduktion. Imidlertid, færre af os indser, at sollys interagerer med sten, også, involverer subtile subatomære processer, der generelt er vanskelige at observere. I en sten, der oprindeligt var afskærmet for lys, fejlene i dets krystaller fyldes med elektrisk ladning over tid som følge af den omgivende miljømæssige og kosmiske stråling. Når denne sten derefter udsættes for sollys, noget af den indespærrede ladning umiddelbart ved overfladen vil rekombinere og udsende fotoner i en proces kaldet 'luminescens'.

Lys tømmer fangede ladninger

Da eksponeringen for sollys fortsætter, dybere områder inden i klippen vil efterfølgende interagere med det indgående sollys og blive tømt på samme måde for fanget ladning. Overgangszonen mellem klippens overflade, hvor der ikke findes en fanget ladning, og dybere områder, hvor elektronfælder er fuldt optaget, kaldes luminescensblegningsdybden. Denne dybde kan give geoforskere vitale oplysninger om den præcise timing af landskabsdannelse, grund erosionshastigheder, sedimenttransportafstande, himmelbetrækningsforhold, og så videre.

Indtil for nylig, metoden til bestemmelse af luminescensblegningsdybden var besværlig, lav opløsning, og indirekte - forskere var ikke i stand til at isolere en slags fejl uden at forstyrre mange andre. En gruppe forskere baseret på Wageningen University &Research (WUR), sammen med forskere ved Danmarks Tekniske Universitet (DTU), har nu gentaget denne metode fra bunden, og opnåede hidtil usete højopløselige 2-D-kort over fangede elektroner i sten.

Den nye metode er baseret på en nylig opdagelse af DTU Nutech. Deres fremgangsmåde anvender en meget specifik bølgelængde af infrarødt lys (830 nanometer) til at stimulere en velkendt elektronfælde i feltspat (det mest almindelige mineral inden for jordskorpen). Ved billeddannelse af den naturlige fotoluminescens ved lidt længere bølgelængder (> 925 nanometer), forskerne opnåede hidtil usete rumlige data om luminescensblegningsdybden af ​​en ispoleret granitoverflade fra de schweiziske alper. Resultaterne matchede ikke kun teoretiske forventninger til en overflade, der kontinuerligt blev udsat for sollys i 11, 000 år, men tilbød også to yderligere dimensioner (rumlige og kemiske) til at forstå, hvordan lys interagerer med forskellige mineraler i langvarige og konstante naturlige omgivelser.

Resultaterne er resultatet af det mangeårige samarbejde mellem det hollandske Center for Luminescence dating (NCL), med Center for Kerneteknologier ved Danmarks Tekniske Universitet (DTU Nutech).

”Det er usædvanligt at være på det rigtige sted og på det rigtige tidspunkt, at konvertere en ny teknologi til en øjeblikkelig anvendelse inden for geovidenskab, "siger Dr. Benny Guralnik, der undfangede undersøgelsen og opnåede finansiering gennem NWO-VENI. "Det er yderligere ironisk, hvordan et par ad-lib-målinger af min kandidat praktikant, pludselig blev toppen af ​​min VENI, "siger Guralnik med henvisning til Elaine Sellwood, hvem er den første forfatter til papiret, og som siden projektets afslutning forfølger en fuld ph.d. program på DTU Nutech, rettet mod at forbedre og kommercialisere prototypeinstrumentet, og videreudvikling af metodens geologiske anvendelser.