Ovo je četvrti u petodijelnoj seriji koju su napisali stručnjaci predstavljeni u Smithsonianovoj novoj izložbi fosila - Deep Time, a sada je razgledana u Nacionalnom prirodoslovnom muzeju. Cijelu seriju možete pronaći posjetom našem Deep Time Special Report-u
"Ni jedan fosil nije sahranjen svojim rodnim listom", napisao je poznati znanstveni urednik Henry Gee u svom traktatu iz 2000. godine, u potrazi za dubokim vremenom . Iako su istiniti, fosili su zatrpani s puno tragova koji nam omogućuju rekonstrukciju njihove povijesti. Niz apsolutnih tehnika datiranja omogućio je utvrđivanje vremenske skale Zemljine povijesti, uključujući dob i podrijetlo života, vrijeme masovnih izumiranja i zapise o evoluciji čovjeka.
Godine 2013., u etiopiji Afar, naš istraživački tim otkrio je rijetku fosilnu vilicu koja pripada našem rodu, Homo . Da bismo riješili misteriju kada je ovaj ljudski predak živio na Zemlji, tražili smo odgovore u obližnjim slojevima vulkanskog pepela. Pomoću povećaonog stakla geologa možemo pažljivo skenirati pepeo u potrazi za sitnim mineralima manjim od pojedinačne prskanja na šećernom kolaču i koji imaju ključ za utvrđivanje starosti fosila.
Rad u ovom dijelu Etiopije prilično je avantura. To je regija u kojoj se 90 stupnjeva Farenhajta čini cool, prašina je data, vode nema, a normalno dnevno putovanje uključuje trkaće nojeve i kočenje kamila dok krećemo putovima kroz pustinju. No, ovaj neplodan i neprijateljski krajolik jedno je od najvažnijih svjetskih mjesta za proučavanje kada i kako su rani ljudi počeli uspravno hodati, koristeći alate i prilagođavajući se svojoj promjenjivoj okolini.
Regija Afar ima slojevite sedimentne stijene, sadrže tanki bijeli vulkanski pepeo koji bismo mogli upotrijebiti za datiranje fosilne vilice. (Erin DiMaggio, Sveučilište Penn) Prije nego što smo imali preciznije načine za pronalaženje fosila, geolozi i paleontolozi oslanjali su se na relativne metode datiranja. Pogledali su položaj sedimentnih stijena kako bi utvrdili redoslijed. Zamislite da vaša košarica za rublje - prljava odjeća koju ste nosili prošlog vikenda sjedi na dnu, a današnji ostatak na vrhu hrpe. Koncept sedimentnih stijena je isti. Starije stijene su na dnu, mlađe su na vrhu. Istraživači su koristili i biostratigrafiju, što je studija o tome kako se fosili pojavljuju, šire i nestaju kroz kamene zapise kako bi utvrdili relativnu dob. I danas koristimo ove relativne metode datiranja kao prvi pristup za fosiranje datiranja prije dodjeljivanja brojčane ili apsolutne dobi.
Možemo li datirati stvarne fosile? Ponekad.
Znanstvenici nazvani geohronologi stručnjaci su za datiranje stijena i fosila i često mogu datirati fosile mlađe od 50 000 godina koristeći radiokarbonsko datiranje. Ova metoda je korištena za izradu datuma za sve vrste zanimljivog materijala, poput spiljske kamene umjetnosti i fosiliziranog potoka. Nažalost, fosili poput naše vilice, kao i dinosaurusi na novoj izložbi "Fosilna dvorana - duboko vrijeme" u Smithsonianovu Nacionalnom prirodoslovnom muzeju, previše su prestari za radiokarbonsko datiranje. U tim se slučajevima moramo oslanjati na same stijene. Stišćemo kamenje i prema zaključku možemo datirati fosile.
U Afaru, Etiopiji, rijetkoj fosilnoj vilici koja pripada našem rodu, istraživački tim otkrio je Homo 2013. godine. Da bismo razriješili misteriju kada je ovaj ljudski predak živio na Zemlji, odgovor smo potražili u vulkanskom sloju pepela. (William H. Kimbel, Državno sveučilište Arizona) Prvi veliki izazov je pronaći odgovarajuću vrstu stijena za prikupljanje za laboratorijske analize. Imamo sreću da regija Afar ima horizonte vulkanskog pepela u sedimentnim slojevima stijena. Zapravo, odmah ispod mjesta gdje je otkrivena fosilna vilica, naš tim pronašao je novi sloj vulkanskog pepela koji smo prozvali Gurumaha tuff. Riječ gurumaha na lokalnom jeziku znači milkshake - odraz našeg razmišljanja u poslijepodnevnim vrućinama od 90 stupnjeva. U određenom smislu, slojevi vulkanskog pepela možemo smatrati zakopanim štopericama. Kad vulkan eruptira, tajmer se pokreće, a mi koristimo apsolutne tehnike upoznavanja kako bismo iskazali proteklo vrijeme.
Vulkanske stijene obično sadrže prirodno radioaktivne minerale - naš se šećerni kolačić izlijeva. Ove minerale možemo datirati pomoću tehnika temeljenih na radioaktivnom propadanju izotopa, što se događa poznatim brzinama. Mjerenje izotopa obično uključuje lasere i masene spektrometre, a ponekad čak i nuklearne reaktore. Izračunavamo starost pomoću mjerenja brzine propadanja i mjerenja izotopa, što nam daje proteklo vrijeme na našem štoperici.
Uspješno smo bacili tuf Gurumaha na 2.82 milijuna godina spojivši prirodno radioaktivni mineralni feldsprat. Budući da je vilica ispupčena iznad tufa Gurumaha, mora biti mlađa. Proračunali smo da vilica postoji između 2, 80 i 2, 75 milijuna godina, što je čini najstarijim poznatim fosilom našeg roda Homo .
Uspješno smo bacili Gurumaha Tuff na 2.82 milijuna godina spojivši prirodno radioaktivni mineralni feldsprat, (gore gledano mikroskopom.) (Erin DiMaggio, Sveučilište Penn.) Geokrolozi imaju na raspolaganju obilje alata, no do danas se čini da je neke stijene i fosili teški. Inovacije postojećih metoda datiranja uklanjaju ove prepreke. Na primjer, revizije metode koja se naziva rezonanca elektrona omogućuju znanstvenicima datiranje rijetkih fosila, poput zuba hominina, jer mogu izravno datirati fosil, a da vidljivo ne oštete uzorak. U Afaru znanstvenici pokušavaju datirati stvarne slojeve iz kojih fosili erodiraju, umjesto da se oslanjaju na prisustvo vulkanskog pepela. To bi nam preciznije pokazalo starost stijena koje nose fosile i otvorilo nova polja za istraživanje kojima nedostaju takvi slojevi.
Fosili obuhvaćaju geološko vrijeme od stotina do čak milijardi godina, a otkriveni su u mnogim vrstama stijena. Odabir prikladne tehnike upoznavanja presudan je korak za postizanje smislene i točne dobi.
Znanstvenici su odredili fosile pronađene u južnoafričkim pećinama starim između 236.000 i 335.000 godina koristeći nekoliko različitih geohronometra, uključujući optički stimuliranu luminiscenciju, alat koji nam omogućava izračunavanje posljednjeg izlaganja sedimenta pećine izloženih svjetlu. Druga uobičajena metoda, datiranje ulova-olova, oslanja se na radioaktivno raspadanje urana i može se koristiti za datiranje stijena koje sadrže najstarije poznate fosile na Zemlji - starije od 3, 5 milijardi godina! Da se to stavi u kontekst, starost Zemlje je 4, 54 milijarde godina, ali naša vrsta postoji tek oko 300 000 godina.
Starost Zemlje i podrijetlo života gotovo su neprolazni, ali Smithsonianova nova dvorana dubokog vremena dizajnirana je tako da nam pomogne da shvatimo ogromnost Zemljine povijesti u svjetlu današnjih utjecaja. Geolog iz 18. stoljeća James Hutton prepoznao je da geološki procesi zahtijevaju duge vremenske okvire, koncept koji je središnji za ono što podrazumijevamo pod pojmom duboko vrijeme. Svrha geohronologije - datiranje stijena i fosila - je sjedinjenje datuma koje smo dobili kako bismo ispričali izvanrednu priču o dubokom vremenu Zemlje.
