Чем глубже вы погружаетесь в Землю, тем теплее становится. Но насколько тепло может отличаться от места к месту, например, из-за инфильтрации снега или теплого водоносного горизонта среди скал. Люминесценция может восстановить температуры, которые горные породы испытывали на протяжении тысяч лет.
Метод основан на захваченных электронах, которые накапливаются в кристаллах под конкурирующим влиянием естественной радиоактивности и тепла. Это прекрасный баланс, и небольшие изменения температуры вызывают большие изменения интенсивности сигнала.
Сигнал может быть извлечен в лаборатории с помощью света.Вместе с зарубежными коллегами Бенни Гуральник, ранее работавший в ETH-Zurich, а теперь работающий в Нидерландском центре люминесцентного датирования (NCL) в Университете Вагенингена, и Кристина Анкьергаард из NCL разработали первый метод, который может преобразовывать сигнал в горных породах. испытали низкие температуры (от 35 до 80 градусов Цельсия) в верхних двух километрах Земли. Благодаря новому методу трансляции, измерения люминесценции на образцах горных пород могут дать уникальную свежую информацию о прошлых температурах, возраст которых составляет от 10 000 до 100 000 лет.Существующие методы предоставляют информацию о временных масштабах в миллионы лет для более глубоких слоев Земли и более высоких температур.
Температурные измерения, полученные при прямом бурении, также не предоставляют этой информации. Гуральник: «Когда мы измеряем температуру в буровой скважине с помощью инструментов, мы получаем указание температуры в этот конкретный момент, но само бурение и циркулирующая вода часто мешают результату. Когда мы интерпретируем сигналы люминесценции, мы начинаем правильно понимать естественные температуры, усредненные за тысячи лет ".
АстрофизикаПри разработке нового метода Гуральник обратился к теоретическим работам австрийско-немецкого астрофизика Фрица Хутерманса пятидесятых годов прошлого века. Затем вместе с коллегами он собрал ряд образцов горных пород в существующей буровой скважине на юго-западе Германии.
Здесь температура под землей хорошо известна как по прямым измерениям, так и по другим методам. С этими образцами горных пород он подтвердил теорию в лаборатории. «Это было похоже на разгадку кроссворда.
Мы могли проверить результаты в конце книги, чтобы убедиться, что наше решение было правильным».Геотермальная энергия«Новый метод можно применять как над землей, так и под землей», — говорит Гуральник. «Подобно поиску нефти, вы можете искать подземное тепло с помощью этого метода. Мы все еще чрезвычайно недополучаем геотермальную энергию, хотя это возобновляемый источник энергии». Еще одно приложение — определение безопасности подземного хранения ядерных отходов. «Ядерные отходы влияют на температуру окружающих горных пород и на них влияют.
Метод, который мы разработали, может помочь оценить, что горные породы не подвергались резким перепадам температуры в прошлом».Еще одним применением нового метода люминесценции может быть строительство и обслуживание подземных туннелей, поскольку он потенциально может помочь найти слабые места.
Это также может помочь исследователям климата и археологам, — объясняет Гуральник. «В дневное время поверхность пустыни может достигать температуры 70 ° C.Если вы сможете получить среднюю температуру поверхности за тысячи лет, это может рассказать вам больше о меняющемся региональном климате. Археологи могут узнать больше о камнях для приготовления пищи; считается, что использовался для приготовления пищи, и действительно был камнем для приготовления пищи ".Старая литератураДля Гуральника использование литературы семидесятилетней давности не было ненормальным. «По словам моего отца, что-то новое — это часто что-то старое, о котором забыли.
Более того, это показывает историю науки. Легко может пройти пятьдесят лет, прежде чем идея принесет результаты.
Как сказал Ньютон:« Если бы я видел дальше, это благодаря тому, что он стоит на плечах гигантов ».До 5 июля издательство Elsevier бесплатно размещает на своем сайте статью Гуральника и др. «OSL-термохронометрия полевого шпата из скважины KTB».
Статья будет опубликована в научном журнале Earth and Planetary Science Letters в августе.