Pompeyi məhv edən vulkan püskürməsi alimlərə Yer kürəsinin “geoloji saatını” dəqiqləşdirməyə kömək edir

Təxminən 2 min il əvvəl Vezuvi vulkanının püskürməsi ilə məhv olan Pompey şəhəri alimlərə Yer tarixini müəyyənləşdirmək üçün istifadə olunan ən mühüm üsullardan birini daha dəqiq kalibrasiya etməyə imkan verib. Eramızın 79-cu ilində Vezuvi vulkanının püskürməsi nəticəsində Pompeyin kül altında qalmasından təxminən 2 min il sonra həmin faciə geoloqlar üçün mühüm elmi istinad nöqtəsinə çevrilib. Hadisənin əsas üstünlüyü onun tarixdə sənədləşdirilmiş olmasıdır. Qədim Roma yazıçısı Kiçik Plini əmisinin — Böyük Plininin — ölümünə səbəb olan püskürməni təsvir edib. Sonrakı tarixi araşdırmalar hadisəni eramızın 79-cu ilinin təxminən 24 avqustuna aid edib. Bu qədər dəqiq müəyyənləşdirilmiş tarixi hadisə alimlərə radiometrik tarixləndirmə metodunun real yaşı nə dərəcədə düzgün müəyyən etdiyini yoxlamaq üçün nadir imkan yaradıb.

ABŞ-ın Berkli Geoxronologiya Mərkəzi, Kaliforniya Universiteti (UC Berkeley) və İtaliyanın Padua Universitetindən olan tədqiqatçılar Vezuvi püskürməsindən istifadə edərək arqon-arqon tarixləndirmə metodunu təkmilləşdiriblər.

Science Advances jurnalında dərc olunacaq araşdırmada alimlər vulkanik süxurların yaşını müəyyənləşdirmək və Yer tarixində baş vermiş geoloji hadisələrin zaman xəttini qurmaq üçün istifadə olunan bu metodun dəqiqliyinin əhəmiyyətli dərəcədə artırıldığını bildirirlər. Bu nailiyyət keçmiş vulkan püskürmələrinin tarixlərinin daha dəqiq müəyyənləşdirilməsinə kömək edə bilər. Xüsusilə Neapol, Mexiko və İndoneziyanın Yoqyakarta kimi sıx məskunlaşmış ərazilərinin yaxınlığındakı vulkanik sistemlərin tarixinin öyrənilməsində bunun əhəmiyyəti ola bilər. Yeni kalibrasiya həmçinin müxtəlif tarixləndirmə üsullarının nəticələrinin bir-biri ilə daha dəqiq müqayisəsinə imkan yarada bilər. Bunlara nisbətən gənc üzvi materialların yaşını müəyyənləşdirmək üçün istifadə olunan radiokarbon metodu və milyardlarla il yaşı olan süxurların tarixləndirilməsində tətbiq edilən uran-qurğuşun metodu daxildir.  Araşdırmanın rəhbəri, Berkli Geoxronologiya Mərkəzinin direktoru və UC Berkeley-nin Yer və Planet Elmləri üzrə professoru Pol Renne bildirib ki, vulkanın nisbətən yaxın keçmişdəki püskürmələrinin tarixini müəyyənləşdirərkən həm dəqiqlik, həm də düzgünlük böyük əhəmiyyət daşıyır.

Alimlər Vezuvi püskürməsindən qalan sanidin adlı, kaliumla zəngin vulkanik mineralın səkkiz nümunəsini analiz ediblər.

Yenidən kalibrasiya edilmiş arqon-arqon metodu bu nümunələrin 2025-ci ildə ölçüldüyü tarixdən 1 938 ±13 il əvvəl formalaşdığını göstərib. Tarixi məlumatlara əsasən isə bu mineralların yaşı 1 946 il olmalıdır.  Bu nəticələr metodun dəqiqliyinin təxminən 0,7%, düzgünlüyünün isə 0,4% olduğunu göstərir.  Renne bildirib ki, belə dəqiqlik geoloji tarixdə bir-birinə yaxın baş vermiş hadisələr arasında səbəb-nəticə əlaqəsini daha dəqiq müəyyənləşdirməyə imkan verir. Məsələn, alimlər meteor zərbəsi ilə kütləvi məhvolma arasında zaman əlaqəsini araşdırarkən bu cür məlumatlardan istifadə edə bilərlər.

Geoloji tarixdə bəzi mühüm hadisələr arasında cəmi bir neçə min və ya on minlərlə il fərq ola bilər. Buna görə də onların ardıcıllığını müəyyənləşdirmək üçün tarixləndirmə metodlarının qeyri-müəyyənliyinin mümkün qədər kiçik olması vacibdir.

Təxminən 10 il əvvəl Renne və həmkarları arqon-arqon tarixləndirmə metodundan istifadə edərək Təbaşir dövrünün sonunda baş vermiş asteroid toqquşmasının, Hindistanda böyük vulkan püskürmələrinin və qeyri-quş dinozavrlarının təxminən 66 milyon il əvvəl yox olmasının zamanını dəqiqləşdirməyə çalışmışdılar. Əldə olunan xronologiya asteroid zərbəsinin vulkanik aktivliyi gücləndirmiş ola biləcəyi və hər iki hadisənin həmin dövrdəki məhvolmaya töhfə verdiyi ehtimalını dəstəkləyib.

Belə hadisələrin hansı ardıcıllıqla və bir-birindən nə qədər sonra baş verdiyini müəyyənləşdirmək isə yüksək dəqiqlikli tarixləndirmə metodlarından asılıdır. Tədqiqatda iştirak edən doktorant Karolin Hasler Vezuvi püskürməsi ilə bağlı tarixi məlumatları da yenidən araşdırıb. Onun təhlili Kiçik Plininin qeyd etdiyi 24 avqust tarixini dəstəkləyib, lakin təxminən iki aylıq qeyri-müəyyənlik saxlanılıb.

Tədqiqat kalium-40-ın yarımparçalanma müddətini dəqiqləşdirib

Vezuvi püskürməsinin məlum tarixi alimlərə daha fundamental bir göstəricini — kalium-40-ın arqon-40-a parçalanarkən yarımparçalanma müddətini — dəqiqləşdirməyə imkan verib.

Tədqiqatçılar bu müddəti 12,044 milyard il olaraq hesablayıblar. Nəticənin qeyri-müəyyənliyi isə 0,088 milyard il təşkil edib.

Alimlərin fikrincə, bu göstərici nüvə fizikası əsasında daha əvvəl hesablanmış qiymətlə müqayisədə təxminən iki dəfə daha dəqiqdir. Renne və komandası Vezuvi püskürməsini tarixləndirmə üçün kalibrasiya nöqtəsi kimi ilk dəfə 1990-cı illərdə araşdırmışdı. 1997-ci ildə aparılan tədqiqatda eramızın 79-cu ilindəki püskürmədən yaranmış pemza nümunələrindəki sanidin analiz edilmiş və gələcəkdə 1%-dən aşağı qeyri-müəyyənliyə nail olmağın mümkün olacağı bildirilmişdi. Yeni araşdırmada bu hədəfə daha keyfiyyətli nümunələr, daha güclü kütlə spektrometri və təkmilləşdirilmiş neytron şüalandırma üsullarının birgə tətbiqi nəticəsində çatılıb.

Arqon-arqon tarixləndirməsi kalium-40 radioaktiv izotopunun arqon-40-a parçalanmasına əsaslanır. Arqon qaz olduğu üçün ərimiş süxur soyuyaraq kristallaşmazdan əvvəl adətən onun daxilində saxlanılmır. Süxur soyuduqdan sonra isə yaranan arqon zaman keçdikcə mineralın daxilində toplanır.

Bu xüsusiyyət alimlərə keçən vaxtı müəyyənləşdirmək imkanı verir. Laboratoriyada nümunə neytronlarla şüalandırılır. Bu proses zamanı sabit kalium-39 izotopunun bir hissəsi arqon-39-a çevrilir. Daha sonra alimlər nümunədəki arqon-40 və arqon-39 nisbətini ölçürlər. Yaranmış arqon-39-un miqdarından kaliumun ilkin miqdarı barədə məlumat əldə etmək mümkün olduğuna görə, bu nisbət radioaktiv parçalanmanın nə qədər müddət davam etdiyini hesablamağa imkan verir. Ümumilikdə, nümunədə arqon-40-ın payı nə qədər çoxdursa, onun daha qədim olduğu ehtimal edilir.

Yeni nəticələrin əldə edilməsində onilliklər əvvəl toplanmış vulkanik material da mühüm rol oynayıb.  1998-ci ildə tədqiqatın həmmüəllifi, Padua Universitetindən Andrea Marzoli Vezuvi püskürməsi zamanı məhv olmuş başqa bir Roma yaşayış məntəqəsi — Oplontisdən kaliumla zəngin nümunələr götürüb.

Bu nümunələr püskürmənin erkən mərhələsində yaranmış çöküntülərdən əldə edilib. Vezuvi kimi stratovulkanların altındakı maqma rezervuarlarında kimyəvi elementlər bərabər paylanmaya bilər. Kalium rezervuarın yuxarı hissəsində daha yüksək konsentrasiyada toplana bilər. Bu səbəbdən kaliumla zəngin maqma püskürmənin ilkin mərhələsində səthə çıxa və əmələ gələn kül-pemza çöküntülərinin aşağı təbəqələrində toplana bilər.  Marzolinin götürdüyü nümunələr məhz bu aşağı çöküntülərdən əldə edilmişdi və əvvəlki tədqiqatda istifadə olunan materialla müqayisədə daha çox kalium ehtiva edirdi. Bu isə onları arqon-arqon analizləri üçün xüsusilə əlverişli edirdi.

Nümunələr uzun illər ərzində analiz edilmədən saxlanılıb.

Sonradan doktorantlar Karolin Hasler, Entoni Fuentes və Endi Tolt, postdoktoral tədqiqatçı Cek Karterlə birlikdə Renne laboratoriyasında bu nümunələrdən istifadə edərək 1997-ci ildəki ölçmələri daha da təkmilləşdirməyi təklif ediblər. Bu iş eyni zamanda arqon-arqon tarixləndirməsini süxurların yaşını müəyyənləşdirmək üçün istifadə olunan digər mühüm metod — uran-qurğuşun tarixləndirməsi ilə uyğunlaşdırmaq cəhdlərinin bir hissəsinə çevrilib. Bu iki metod müxtəlif radioaktiv parçalanma proseslərinə əsaslanır. Buna görə onların nəticələri arasında uyğunsuzluqlar Yer tarixinin vahid və ardıcıl zaman xəttinin qurulmasını çətinləşdirə bilər. Rennenin sözlərinə görə, tədqiqatçılar 2025-ci ildə iki mühüm geoxronoloji metodu — arqon-arqon və uran-qurğuşun sistemlərini — bir-biri ilə uyğunlaşdırmaq üçün Bayes yanaşmasına əsaslanan metod dərc ediblər.

1997-ci ildə Vezuvi ilə bağlı əldə edilən ölçmələr əvvəlki kalibrasiya işinə daxil edilsə də, həmin nəticələrdəki qeyri-müəyyənliyin böyük olması onların təsirini məhdudlaşdırırdı.

Yeni ölçmələr isə daha dəqiq nəticələr verdiyindən kalibrasiyaya daha güclü məhdudiyyət qoymağa imkan verir. Renne bunun daha yaxşı nümunələrin, texniki imkanların və daha sistemli yanaşmanın bir araya gəlməsi nəticəsində mümkün olduğunu bildirib. Lakin Vezuvi püskürməsinin tarixinin özü də ayrıca müzakirə mövzusu olaraq qalır.

Vezuvi püskürməsi elmi kalibrasiya üçün istinad nöqtəsi kimi istifadə edilməzdən əvvəl alimlər onun dəqiq tarixini də nəzərdən keçiriblər. Bəzi tarixçilər püskürmənin eramızın 79-cu ilinin avqustunda deyil, daha sonrakı aylarda — payızda baş verdiyini irəli sürüblər. Buna səbəb Pompeydə tapılan və bəzi tədqiqatçılar tərəfindən sentyabrdan əvvəl zərb edilə bilməyəcəyi düşünülən sikkə olub. Karolin Hasler həmin sikkəni eyni dövrə aid digər Roma sikkələri ilə müqayisə edib və onun böyük ehtimalla sentyabrdan əvvəl hazırlanmış olduğunu müəyyənləşdirib. Bununla belə, tədqiqatçılar püskürmə tarixi üçün iki aylıq qeyri-müəyyənliyi nəzərə alıblar. Bu qeyri-müəyyənlik arqon-arqon metodunun ümumi kalibrasiyasına ciddi təsir göstərməsə də, kalium-40-ın yarımparçalanma müddətinin hesablanmasında daha əhəmiyyətli olub. Çünki bu hesablamada tarixi məlumatlardan əldə edilən yaş birbaşa məhdudlaşdırıcı göstərici kimi istifadə edilib.

Tədqiqatçılar hesab edirlər ki, təkmilləşdirilmiş arqon-arqon kalibrasiyası radiokarbon tarixləndirməsinin də dəqiqləşdirilməsinə kömək edə bilər. Radiokarbon metodu ağac və digər üzvi materialların təxminən son 55 min il ərzindəki yaşını müəyyənləşdirmək üçün əsas üsullardan biridir. Müxtəlif müstəqil tarixləndirmə sistemlərinin nəticələrinin bir-birinə daha yaxşı uyğunlaşdırılması müxtəlif materiallarda qeydə alınmış geoloji hadisələrin müqayisəsi zamanı yaranan uyğunsuzluqları azalda bilər. Renne bildirib ki, məqsəd mümkün qədər çox geoloji tarixləndirmə metodunu eyni riyazi və Bayes yanaşması əsasında bir-biri ilə uyğunlaşdırmaqdır. Onun sözlərinə görə, arqon-arqon tarixləndirməsi bu sistemdə mühüm istinad və kalibrasiya vasitəsi olaraq qalacaq. 

mənbə: scitechdaily.com