Uranium isotopes in ancient grains indicate early Earth was less hellish than textbook descriptions — ABC Chemicals

Метод масс-спектрометрии, работающий на крошечных образцах, улучшает понимание первого геологического периода Земли

Uranium isotopes in ancient grains indicate early Earth was less hellish than textbook descriptions - ABC Chemicals

Нет никаких доказательств того, что естественные ядерные реакторы деления были широко распространены на ранней Земле. Сегодня земная кора была больше похожа на сегодняшнюю, чем считалось ранее. Так говорят исследователи, которые разработали новую аналитическую процедуру для измерения уровней изотопов урана в крошечных кристаллических структурах, которым более 4 миллиардов лет. 

Скалы могут дать подсказки для исследователей, пытающихся восстановить историю Земли. Не существует пород, возраст которых превышает 3,8 миллиарда лет, поэтому геохимические исследования эпохи Хадея, первых 500 миллионов лет на Земле, вращаются вокруг невероятно прочных минеральных зерен силиката циркония, называемых цирконами. Секция осадочных пород в Джек-Хиллз, в 800 км к северу от Перта, в Западной Австралии, содержит цирконы, выветренные со скал в возрасте 4,3 миллиарда лет, что делает эти цирконы самым древним из зарегистрированных геологических материалов на планете. Размер этих выборок, однако, ограничил исследования их некоторыми элементами. 

Франсуа Тиссо из Калифорнийского технологического института, США, и его коллеги разработали методику масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой с множественным коллектором, которая может анализировать изотопы урана. 238U и 235U в образце. Поскольку образцы должны быть разбавлены для масс-спектрометрического анализа, команде нужен был способ обработки объемов жидкости в 10 раз ниже, чем обычно, чтобы небольшие образцы урана, полученные из циркона, были подняты до обнаруживаемых концентраций. 

Тиссо объясняет: «Поскольку система изотопов урана позволяет нам исследовать наличие естественных ядерных реакторов, окислительно-восстановительных условий и геохронологии, идея измерения изотопов урана в монокристаллах циркона, особенно хадейских, является важной целью. Существует большой потенциал в достижении этого сложного измерения ». 

Команда применила эту технику к 31 образцу хадейского циркона и с удивлением обнаружила, что уровни изотопов урана были аналогичны уровням, обнаруженным в примитивных метеоритах. Предыдущие исследования показали, что ранняя Земля имела повышенные уровни 235U, высоко выше порога, необходимого для самопроизвольного ядерного деления, поэтому теория предсказывает, что существует множество естественных ядерных реакторов. Природные реакторы привели бы к повышению температуры и уровня радиации Земли, и при значительной расплавленной поверхности и атмосфере ядовитого газа даже основные микроорганизмы не выжили бы. Команда Тиссо нашла δ238Изменения U от -0,60 до -0,12 ‰, ничего около +24 до + 475 ‰ не обнаружено вблизи площадки единственного известного природного ядерного реактора в центральноафриканском штате Габон. 

«Тот факт, что состав хадейских цирконов подобен составу примитивных метеоритов, означает, что ядерные реакторы не влияли на состав этих цирконов», — поясняет Тиссо. «Данные показывают, что первые 500 миллионов лет истории Земли не были адской средой, которую люди обычно описывают. Как показали другие исследования, была вода, но нет естественных ядерных реакторов; это очень современный мир, только с меньшим количеством кислорода. 

«Одним из наиболее важных факторов в изучении истории Земли является надежная геохронологическая структура, позволяющая понять последовательность событий: от свидетельства первой жизни на Земле до датирования событий массового вымирания, а также промежуток времени, в течение которого они произошли», — комментирует Анастасия Янчилина, эксперт по изотопной геохимии в Научном институте Вейцмана, Израиль. «Метод Tissot для измерения изотопов урана в отдельных зернах циркона улучшает способность измерять более точные и точные даты». 

«Геохронология может быть улучшена путем измерения изотопов циркония и урана, но аналитически это всегда считалось невозможным. К всеобщему удивлению, мы показываем, что в каждом другом цирконе содержится достаточно урана для высокоточного анализа », — говорит Тиссо. Его команда в настоящее время оптимизирует свою технику и надеется, что это исследование продемонстрирует, как точный изотопный анализ может улучшить геохимические знания о том, как и при каких условиях образуются цирконы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *