Hur många år kan ett berg existera? Bob Dylans retoriska fråga har precis fått ännu ett vetenskapligt baserat svar. Forskare från Wageningen University &Research (WUR) och Danmarks Tekniske Universitet (DTU) har utvecklat en ny metod som kan mäta exponeringstiden för bergarter och sediment, leder till nya insikter i landskapets evolution. I Vetenskapliga rapporter , de avslöjar sin innovativa teknik.

Solljus samspel med växter och djur är allmänt känt som inte kräver någon speciell introduktion. Dock, färre av oss inser att solljus interagerar med stenar, för, involverar subtila subatomära processer som i allmänhet är svåra att observera. I en sten som ursprungligen var skyddad från ljus, defekterna i dess kristaller fylls med elektrisk laddning över tiden som ett resultat av den omgivande miljön och kosmisk strålning. När denna sten sedan utsätts för solljus, en del av den fångade laddningen omedelbart vid ytan kommer att rekombinera och avge fotoner i en process som kallas "luminescens."

Ljus tömmer instängda laddningar

När exponeringen för solljus fortsätter, djupare områden i berget kommer därefter att interagera med det inkommande solljuset och tömmas på liknande sätt på instängd laddning. Övergångszonen mellan bergets yta där det inte finns någon instängd laddning och djupare områden där elektronfällorna är helt upptagna kallas luminescensblekningsdjupet. Detta djup kan ge geoforskare viktig information om den exakta tidpunkten för landskapsbildning, berggrundserosion, sedimenttransportavstånd, skytäcksförhållanden, och så vidare.

Tills nyligen, metoden för att bestämma luminescensblekningsdjupet var mödosam, låg upplösning, och indirekt – forskare kunde inte isolera en typ av defekt utan att störa många andra. En grupp forskare baserade vid Wageningen University &Research (WUR), tillsammans med forskare vid Danmarks Tekniske Universitet (DTU), har nu upprepat denna metod från början, och erhöll oöverträffade högupplösta 2D-kartor över fångade elektroner i stenar.

Den nya metoden är baserad på en färsk upptäckt av DTU Nutech. Deras tillvägagångssätt använder en mycket specifik våglängd av infrarött ljus (830 nanometer) för att stimulera en välkänd elektronfälla i fältspat (det vanligaste mineralet i jordskorpan). Genom att avbilda den naturliga fotoluminescensen vid något längre våglängder (> 925 nanometer), forskarna erhöll oöverträffade rumsliga data om luminescensblekningsdjupet hos en ispolerad granityta från de schweiziska alperna. Resultaten matchade inte bara teoretiska förväntningar på en yta som kontinuerligt exponeras för solljus under 11, 000 år, men erbjöd också två ytterligare dimensioner (spatial och kemisk) för att förstå hur ljus interagerar med olika mineraler i långvariga och konstanta naturliga miljöer.

Fynden är resultatet av det långvariga samarbetet mellan Dutch Centre for Luminescence Dating (NCL), med Center for Nuclear Technologies vid Danmarks Tekniska Universitet (DTU Nutech).

"Det är ovanligt att vara på rätt plats och vid rätt tidpunkt, att omvandla en framväxande teknologi till en omedelbar tillämpning inom geovetenskap, " säger Dr Benny Guralnik, som skapade studien och fick finansiering genom NWO-VENI. "Det är ytterligare ironiskt hur ett par ad-lib mätningar av min MSc praktikant, blev plötsligt toppen av min VENI, " säger Guralnik med hänvisning till Elaine Sellwood, vem är den första författaren till tidningen, och som sedan projektets slutförande bedriver en fullständig doktorsexamen. program vid DTU Nutech, syftar till att förbättra och kommersialisera prototypinstrumentet, och vidareutveckla metodens geologiska tillämpningar.