Toto je čtvrtý díl z pěti dílčích seriálů napsaných odborníky z nové Smithsonianovy nové síně fosilií - výstava Deep Time, která je nyní k vidění v Národním přírodovědném muzeu. Kompletní řadu najdete na naší zvláštní zprávě Deep Time
"Žádná fosilie není pohřbena s jejím rodným listem, " napsal renomovaný vědecký editor Henry Gee ve své 2000 pojednání Hledání pátrání po hlubinách . I když jsou pravdivé, fosílie jsou pohřbeny spoustou stop, které nám umožňují rekonstruovat jejich historii. Řada absolutních seznamovacích technik umožnila stanovit časový plán dějin Země, včetně věku a původu života, načasování hromadných vyhynutí a záznamů o lidské evoluci.
V roce 2013, v etiopské oblasti Afar, náš výzkumný tým objevil vzácnou fosilní čelist, která patří do našeho rodu, Homo . Abychom vyřešili záhadu, kdy tento lidský předek žil na Zemi, hledali jsme odpovědi na vrstvy vulkanického popela. Pomocí lupy geologa můžeme pečlivě prohledávat popel při hledání drobných minerálů, které jsou menší než jediný postřik na cukrovou sušenku a které drží klíč k určení věku fosílie.
Práce v této části Etiopie je docela dobrodružství. Je to oblast, kde se zdá, že je 90 stupňů Fahrenheita v pohodě, prach je daný, voda není a normální každodenní dojíždění zahrnuje závodní pštrosi a brzdění pro velbloudy, jak jsme propracovávali cesty pouští. Tato neúrodná a nepřátelská krajina je však jedním z nejdůležitějších míst na světě, kde je možné studovat, kdy a jak brzy lidé začali chodit vzpřímeně, pomocí nástrojů a přizpůsobování se měnícímu se prostředí.
Oblast Afar má vrstvené sedimentární horniny, které obsahují tenký bílý sopečný popel, který jsme mohli použít k dnešnímu dni fosilní čelisti. (Erin DiMaggio, Penn State University) Brzy předtím, než jsme měli přesnější prostředky k datování fosilií, geologové a paleontologové spoléhali na metody relativního randění. Podívali se na polohu sedimentárních hornin, aby určili pořádek. Představte si svůj koš na prádlo - špinavé oblečení, které jste nosili minulý víkend, sedí dole, ale dnešní odpočinek na vrcholu hromady. Koncept sedimentárních hornin je stejný. Starší skály jsou na dně, mladší nahoře. Vědci také použili biostratigrafii, což je studie o tom, jak se fosílie objevují, proliferují a mizí v průběhu skalního záznamu, aby stanovily relativní věky. Tyto metody relativního datování používáme i dnes jako první přístup k datování fosilií před přiřazením číselného nebo absolutního věku.
Můžeme datovat skutečné fosílie? Někdy.
Vědci, kteří se nazývají geochronologové, jsou odborníky na randění s kameny a fosiliemi a často mohou datovat fosílie mladší než kolem 50 000 let pomocí radiokarbonových datování. Tato metoda byla použita k poskytnutí dat pro všechny druhy zajímavých materiálů, jako je jeskynní skalní umění a zkamenělé hovno. Bohužel fosílie, jako je naše čelist, stejně jako dinosauři, kteří jsou k vidění v nové výstavě „Fosilní síň - Deep Time“ v Smithsonianově Národním muzeu přírodní historie, jsou na radiokarbonové datování příliš staré. V těchto případech se musíme spoléhat na samotné skály. Zaznamenáváme skály a z toho můžeme odvodit fosílie.
V Afaru, Etiopie, vzácné fosilní čelisti, která patří do našeho rodu, byl náš výzkumný tým objeven v roce 2013. Homo jsme objevili v roce 2013. Abychom vyřešili záhadu, kdy tento lidský předek žil na Zemi, hledali jsme odpovědi na vulkanické vrstvy popela. (William H. Kimbel, Arizonská státní univerzita) První velkou výzvou je najít ten správný druh hornin, který se dá sbírat pro laboratorní analýzu. Máme štěstí, že region Afar má v sedimentárních horninových vrstvách vulkanický popel. Ve skutečnosti, právě pod tím, kde byla objevena fosilní čelist, našel náš tým novou vrstvu sopečného popela, kterou jsme pojmenovali Gurumaha Tuff. Slovo gurumaha v místním jazyce znamená koktejl - odraz našeho myšlení v 90 ° odpoledním vedru. V jistém smyslu si můžeme představit vrstvy vulkanického popela jako zakopané stopky. Když vybuchne sopka, spustí se časovač a my použijeme absolutní seznamovací techniky, abychom řekli uplynulý čas.
Sopečné horniny obvykle obsahují přirozeně radioaktivní minerály - posypeme naše cukrovinky. Tyto minerály můžeme datovat pomocí technik založených na radioaktivním rozpadu izotopů, ke kterému dochází známými rychlostmi. Měřicí izotopy obvykle zahrnují lasery a hmotnostní spektrometry a někdy dokonce i jaderné reaktory. Věk spočítáme pomocí míry úpadku a izotopových měření, což nám dává uplynulý čas na našich stopkách.
Úspěšně jsme datovali Gurumaha Tuff na 2, 82 milionu let datováním přirozeně radioaktivního minerálního živce. Jelikož čelistní kost erodovala shora Gurumaha Tuff, musí být mladší. Vypočítali jsme, že čelist je stará mezi 2, 80 a 2, 75 miliony let, takže se stala nejstarší známou fosilií našeho rodu Homo .
Úspěšně jsme datovali Gurumaha Tuff do věku 2, 82 milionu let datováním přirozeně radioaktivního minerálního živce (výše, prohlíženo mikroskopem.) (Erin DiMaggio, Penn State University.) Geochronologové mají k dispozici velké množství nástrojů, ale některé skály a fosílie jsou stále obtížné. Inovace stávajících datovacích metod tyto překážky eliminují. Například revize metody zvané elektronová spinová rezonance umožňují vědcům datovat vzácné fosílie, jako jsou homininové zuby, protože mohou fosilní fosilie přímo datovat, aniž by viditelně poškodily vzorek. V dálce se vědci pokoušejí datovat skutečné vrstvy, z nichž fosílie erodují, spíše než spoléhat na přítomnost sopečného popela. To by nám přesněji řeklo věk fosilních hornin a otevřelo se nová pole pro průzkum, která takové vrstvy postrádají.
Fosílie pokrývají geologický čas od stovek až po miliardy let a jsou objeveny v mnoha typech hornin. Výběr vhodné datovací techniky je kritickým krokem k dosažení smysluplného a přesného věku.
Vědci datovali fosílie nalezené v jihoafrických jeskyních ve věku mezi 236 000 až 335 000 let pomocí několika různých geochronometrů, včetně opticky stimulované luminiscence, což je nástroj, který nám umožňuje vypočítat poslední dobu, kdy byly jeskynní sedimenty vystaveny světlu. Další běžná metoda, datování olovo-olovo, se spoléhá na radioaktivní rozpad uranu a lze jej použít k datování hornin obsahujících nejstarší známé fosílie na Zemi - starší než 3, 5 miliardy let! Abych to uvedl v kontextu, věk Země je 4, 54 miliard let, ale náš druh byl asi jen asi 300 000 let.
Věk Země a původ života je téměř nepochopitelný, ale nová Smithsonianova nová Deep Time Hall je navržena tak, aby nám pomohla pochopit obrovskou historii Země ve světle našich současných dopadů. Geolog 18. století James Hutton uznal, že geologické procesy vyžadují dlouhé časové úseky, což je ústřední pojem toho, co máme na mysli pod pojmem hluboký čas. Účelem geochronologie - datování hornin a fosilií - je spojit data, která získáme, aby vyprávěli mimořádný příběh o hlubokém čase Země.
