Извержение Везувия помогло учёным точнее датировать историю Земли

Новое исследование позволило повысить точность аргон-аргонового метода датирования, опираясь на хорошо задокументированное извержение Везувия в 79 году нашей эры.

Это извержение уничтожило Помпеи и погубило Плиния Старшего. Его племянник Плиний Младший стал свидетелем катастрофы и оставил подробное описание. Исследователи использовали эту запись как фиксированную дату для проверки и усовершенствования ключевого метода датирования вулканических пород.

Учёные из Центра геохронологии Беркли, Калифорнийского университета в Беркли и Падуанского университета изучили вулканические минералы с Везувия. Результаты помещают извержение на 1938 ± 13 лет до момента измерений в 2025 году.

Это даёт аргон-аргоновому датированию точность 0,7% и достоверность 0,4% — редкий показатель для столь молодого извержения, как у Везувия. Работа также устанавливает новый эталон для датирования недавних вулканических событий.

Аргон-аргоновый метод отслеживает распад калия-40 в аргон-40. До извержения вулканические минералы содержат мало аргона. Когда магма застывает в породу, внутри минерала начинает накапливаться аргон от радиоактивного распада.

Исследователи измеряют изотопы аргона в образце, чтобы оценить его возраст. Нейтронное облучение также превращает калий-39 в аргон-39. Сравнение аргона-39 и аргона-40 затем даёт основу для расчёта возраста.

Команда проверила восемь образцов санидина — богатого калием вулканического минерала. Образцы были взяты из отложений пемзы в Оплонтисе, римском поселении, погребённом при извержении Везувия.

У образцов из Оплонтиса было важное преимущество: они относились к самой ранней стадии извержения и содержали больше калия, чем более ранние пробы.

Андреа Марцоли из Падуанского университета собрал эти образцы в 1998 году. Затем они десятилетиями оставались неиспользованными. Позже исследователи вернулись к ним в поисках лучших результатов, чем в более раннем исследовании 1997 года.

Новой работе помогли несколько достижений: более качественные образцы, усовершенствованная масс-спектрометрия и новая стратегия нейтронного облучения. Исследователи также улучшили обработку изотопов, возникающих под действием нейтронов.

Эти изменения помогли команде достичь точности ниже 1%. Новые результаты также дали более точное значение периода полураспада калия-40.

Исследователи рассчитали период полураспада в 12,044 млрд лет с погрешностью 0,088 млрд лет. Этот показатель вдвое точнее прежнего значения, полученного при ядерно-физических измерениях.

Историческую дату извержения также пришлось тщательно перепроверить. Описание Плиния указывает на 24 августа 79 года нашей эры, но некоторые историки настаивали на более поздней дате.

Аспирантка Кэролайн Хаслер изучила исторические записи, включая монету, найденную в Помпеях. Некоторые исследователи связывали её с сентябрём. Её сравнение с другими римскими монетами указало на выпуск до сентября.

Команда допустила двухмесячную погрешность вокруг исторической даты. Эта погрешность мало повлияла на калибровку метода датирования. Более широкий диапазон дат помог установить период полураспада калия-40 с большей уверенностью.

Усовершенствованный метод применим далеко за пределами Везувия. Более точные даты помогают исследователям сопоставлять вулканические извержения с другими событиями, зафиксированными в геологических слоях.

Метод также помогает проверять другие системы датирования, включая радиоуглеродный анализ для более молодого органического материала и уран-свинцовое датирование для древних пород.

Точные даты важны и при изучении вулканов рядом с крупными городами — например, вулканических систем близ Мехико, Неаполя и Джокьякарты в Индонезии. Записи о прошлых извержениях помогают исследователям изучать, как эти системы менялись со временем.

Новые результаты также поддерживают усилия по сближению различных методов геологического датирования. Исследователи применяли байесовские методы для сравнения аргон-аргоновых и уран-свинцовых дат.

Более надёжный результат по Везувию теперь даёт более точный исторический ориентир для такой работы. Исследование также укрепляет основу аргон-аргонового датирования для измерения недавних извержений.

Так римская катастрофа двухтысячелетней давности стала полезным тестом для одного из ключевых инструментов датирования в геологии. Извержение Везувия теперь служит точным эталоном для измерения вулканических событий на протяжении геологического времени.

Источник: archaeologymag.com