זו הרביעית בסדרה בת חמישה חלקים שנכתבו על ידי מומחים בהשתתפות היכל המאובנים החדש של הסמית'סוניאן - תערוכת עמוק הזמן, המוצגת כעת במוזיאון הלאומי להיסטוריה של הטבע. ניתן למצוא את הסדרה המלאה על ידי ביקור בדוח המיוחד של Deep Time שלנו
"שום מאובן לא קבור עם תעודת הלידה שלו", כתב עורך המדע הנודע הנרי ג'י במסגרת מסכתו בשנת 2000, בחיפוש אחר זמן עמוק . אמנם נכון, מאובנים קבורים עם הרבה רמזים המאפשרים לנו לשחזר את ההיסטוריה שלהם. מערך של טכניקות תיארוך מוחלטות איפשרו לקבוע את לוח הזמנים של ההיסטוריה של כדור הארץ, כולל גיל ומקור החיים, עיתוי הכחדת המונים ותיעוד ההתפתחות האנושית.
בשנת 2013, באזור עפאר של אתיופיה, גילה צוות המחקר שלנו עצם לסת מאובנת נדירה השייכת לסוגנו, הומו . כדי לפתור את התעלומה של מתי חי אבות אנוש זה על כדור הארץ, חיפשנו על שכבות אפר וולקני סמוכות לקבלת תשובות. בעזרת זכוכית מגדלת של גיאולוג, אנו יכולים לסרוק בזהירות את האפר בחיפוש אחר מינרלים זעירים הקטנים יותר מפיזור בודד על עוגיית סוכר, ומחזיקים את המפתח לקביעת גיל המאובנים.
העבודה בחלק זה של אתיופיה היא די הרפתקה. זהו אזור בו 90 מעלות פרנהייט נראית קרירה, אבק הוא נתון, מים אינם, ונסיעת יומי רגילה כוללת יענים מירוצים ובלימה לגמלים כשאנחנו מזייפים שבילים במדבר. אולם, הנוף הצחיח והעוין הזה הוא אחד המיקומים החשובים ביותר בעולם למחקר מתי וכמה מוקדם התחילו בני האדם ללכת זקוף, להשתמש בכלים ולהסתגל לסביבותיהם המשתנות.
באזור עפר יש סלעי משקע שכבותיים, המכילים אפר וולקני לבן דק שיכולנו להשתמש בו עד היום עצם הלסת המאובנת. (ארין דימג'יו, אוניברסיטת פן סטייט) מוקדם יותר, לפני שהיו לנו אמצעים מדויקים יותר עד כה למאובנים, גיאולוגים ופליאונטולוגים הסתמכו על שיטות תיארוך יחסית. הם בדקו את מיקומם של סלעי משקע כדי לקבוע סדר. דמיין את סל הכביסה שלך - הבגדים המלוכלכים שלבשת בסוף השבוע שעבר יושבים בתחתית, אבל המנוחה של היום על ראש הערמה. הרעיון לסלעי משקע זהה. סלעים ישנים יותר נמצאים בתחתיתם, צעירים מהם למעלה. החוקרים השתמשו גם בביסטרטיגרפיה, שהיא המחקר כיצד מופיעים מאובנים, מתפשטים ונעלמים לאורך שיא הסלע, כדי לבסס גילאים יחסית. אנו עדיין משתמשים בשיטות התיארוך היחסיות הללו כיום כגישה ראשונה לתארוך מאובנים לפני הקצאת גיל מספרי, או מוחלט.
האם אנו יכולים לתארך מאובנים בפועל? לפעמים.
מדענים המכונים גיאוכרונולוגים הם מומחים בתארוך סלעים ומאובנים, ולעתים קרובות הם יכולים לתארך מאובנים צעירים מגיל 50, 000 בערך באמצעות תיארוך פחמימני. שיטה זו שימשה כדי לספק תאריכים לכל מיני חומרים מעניינים כמו אמנות סלע במערה וקקי מאובנים. למרבה הצער, מאובנים כמו עצם הלסת שלנו, כמו גם הדינוזאורים הנראים בתערוכה החדשה "אולם המאובנים - זמן עמוק" במוזיאון הטבע הלאומי להיסטוריה של סמיתסוניאן, הם פשוט ישנים מדי לתארוך פחמימני. במקרים אלה עלינו להסתמך על הסלעים עצמם. אנו מתארכים את הסלעים ועל ידי מסקנה, אנו יכולים לתארך את המאובנים.
בעפר, אתיופיה, עצם לסת מאובנת נדירה השייכת לסוג שלנו, הומו התגלה על ידי צוות המחקר שלנו בשנת 2013. כדי לפתור את התעלומה של מתי חי אבות אנוש זה על כדור הארץ, חיפשנו על שכבות אפר וולקניות לתשובות. (ויליאם ה. קימבל, אוניברסיטת מדינת אריזונה) האתגר הגדול הראשון הוא למצוא את הסלעים הנכונים לאיסוף לצורך ניתוח מעבדה. אנו ברי מזל כי באזור אפאר אופקי אפר געשיים בשכבות הסלע המשקעים. למען האמת, ממש מתחת למקום בו התגלה עצם הלסת המאובנת, הצוות שלנו מצא שכבת אפר וולקנית חדשה שקראנו לה בשם גורומהאה. פירוש המילה גורומאה בשפה המקומית הוא מילקשייק - שיקוף של הלך הרוח שלנו בחום אחר הצהריים של 90 מעלות. במובן מסוים, אנו יכולים לחשוב על שכבות אפר וולקניות כשעוני עצר קבורים. כאשר הר הגעש מתפרץ מתחיל הטיימר, ואנחנו משתמשים בטכניקות היכרויות מוחלטות כדי לספר את הזמן שחלף.
סלעים געשיים מכילים בדרך כלל מינרלים רדיואקטיביים באופן טבעי - עוגיית הסוכר שלנו מפזרים. אנו יכולים לתארך מינרלים אלה בטכניקות המבוססות על ריקבון רדיואקטיבי של איזוטופים, המתרחש בשיעורים ידועים. מדידת איזוטופים בדרך כלל כוללת לייזרים וספקטרומטרים המוניים ולעיתים אפילו כורים גרעיניים. אנו מחשבים את הגיל באמצעות קצב הריקבון ומדידות האיזוטופ, אשר נותן לנו את הזמן שחלף על שעון העצר שלנו.
תיארנו בהצלחה את ה- Gurumaha Tuff לגיל 2.82 מיליון שנה על ידי תיארוך של שומר השדה המינרלי הרדיואקטיבי באופן טבעי. מכיוון שעצם הלסת נשחקה מעל הטוף גורומאהה, היא בטח צעירה יותר. חישבנו כי עצם הלסת היא בין 2.80 ל -2.75 מיליון שנה, מה שהופך אותה למאובנים העתיקים ביותר הידועים בסוגנו הומו .
תיארנו בהצלחה את ה- Gurumaha Tuff לגיל 2.82 מיליון שנה על ידי תיארוך עם שומר השדה המינרלי הרדיואקטיבי הטבעי (למעלה, נצפה במיקרוסקופ.) (ארין דימאג'יו, אוניברסיטת פן סטייט.) לרשות הגיאוכרונולוגים שפע של כלים העומדים לרשותם, אך עדיין, חלק מהסלעים והמאובנים מתקשים עד כה. חידושים בשיטות היכרויות קיימות מבטלים חסמים אלה. לדוגמה, תיקונים לשיטה המכונה תהודה ספין אלקטרונית מאפשרים למדענים לתארך מאובנים נדירים, כמו שיני הומינין, מכיוון שהם יכולים לתארך ישירות את המאובנים מבלי לפגוע בבירור בדגימה. בעפר, מדענים מנסים לתארך את השכבות הממשיות מהן נשחקים המאובנים, במקום להסתמך על נוכחות אפר וולקני. זה יגיד לנו בצורה מדויקת יותר את גיל הסלעים הנושאים מאובנים, ולפתוח אתרי שדה חדשים לחקירה חסרי שכבות כאלה.
מאובנים משתרעים על זמן גיאולוגי ממאות ואפילו מיליארדי שנים ומתגלים בסוגי סלע ותפאורות רבות. בחירת טכניקת הכרויות מתאימה היא צעד קריטי להשגת גיל משמעותי ומדויק.
מדענים תיארכו מאובנים שנמצאו במערות דרום אפריקה לגילאים 236, 000 עד 335, 000 שנה באמצעות כמה גיאוכונומטרים שונים, כולל האורות המעוררים באופן אופטי, כלי המאפשר לנו לחשב את הפעם האחרונה שהמשקעים במערה נחשפו לאור. שיטה נפוצה נוספת, תיארוך עופרת אורניום, נשענת על התפרקות רדיואקטיבית של אורניום וניתן להשתמש בה עד היום סלעים המכילים את המאובנים העתיקים הידועים ביותר בכדור הארץ - בני יותר מ -3.5 מיליארד שנה! אם לשים את זה בהקשר, גיל כדור הארץ הוא 4.54 מיליארד שנים, אך המין שלנו קיים רק כ -300, 000 שנה.
עידן כדור הארץ ומקור החיים כמעט בלתי ניתן להבחין בו, אולם אולם הטיים העמוק החדש של הסמיתסוניאן נועד לעזור לנו להבין את גודל ההיסטוריה של כדור הארץ לאור ההשפעות שלנו בימינו. הגיאולוג מהמאה ה -18 ג'יימס האטון הכיר בכך שתהליכים גיאולוגיים דורשים טווחי זמן ארוכים, מושג מרכזי למה שאנו מתכוונים למונח זמן עמוק. מטרת הגיאוכרונולוגיה - מתארכת סלעים ומאובנים - היא לארוג יחד את התאריכים שאנו משיגים כדי לספר את הסיפור יוצא הדופן של תקופת העומק של כדור הארץ.
