Quanti anni può esistere una montagna? La domanda retorica di Bob Dylan ha appena ricevuto un'altra risposta scientificamente fondata. I ricercatori della Wageningen University &Research (WUR) e dell'Università tecnica danese (DTU) hanno sviluppato un nuovo metodo in grado di misurare la durata dell'esposizione di rocce e sedimenti, portando a nuove intuizioni nell'evoluzione del paesaggio. In Rapporti scientifici , rivelano la loro tecnica innovativa.

Le interazioni della luce solare con piante e animali sono una conoscenza comune che non richiede presentazioni speciali. Però, meno di noi si rendono conto che la luce del sole interagisce con le rocce, pure, che coinvolgono sottili processi subatomici che sono generalmente difficili da osservare. In una roccia inizialmente protetta dalla luce, i difetti all'interno dei suoi cristalli si riempiono di carica elettrica nel tempo a causa della radiazione ambientale e cosmica circostante. Quando questa roccia viene poi esposta alla luce del sole, parte della carica intrappolata immediatamente in superficie si ricombinerà ed emetterà fotoni in un processo chiamato "luminescenza".

La luce svuota le cariche intrappolate

Man mano che l'esposizione alla luce solare continua, le regioni più profonde all'interno della roccia interagiranno successivamente con la luce solare in arrivo e verranno similmente svuotate della carica intrappolata. La zona di transizione tra la superficie della roccia in cui non esiste carica intrappolata e le regioni più profonde in cui le trappole elettroniche sono completamente occupate è chiamata profondità di sbiancamento della luminescenza. Questa profondità può fornire ai geologi informazioni vitali sui tempi precisi della formazione del paesaggio, tassi di erosione del substrato roccioso, distanze di trasporto dei sedimenti, condizioni di copertura del cielo, e così via.

Fino a poco tempo fa, il metodo per determinare la profondità di sbiancamento della luminescenza era laborioso, Bassa risoluzione, e indiretto:i ricercatori non sono stati in grado di isolare un tipo di difetto senza disturbare molti altri. Un gruppo di ricercatori con sede a Wageningen University &Research (WUR), insieme ai ricercatori dell'Università tecnica danese (DTU), hanno ora reiterato questa metodologia da zero, e ottenuto mappe 2-D ad alta risoluzione senza precedenti degli elettroni intrappolati all'interno delle rocce.

Il nuovo metodo si basa su una recente scoperta di DTU Nutech. Il loro approccio utilizza una lunghezza d'onda molto specifica della luce infrarossa (830 nanometri) per stimolare una nota trappola di elettroni nel feldspato (il minerale più comune all'interno della crosta terrestre). Imaging della fotoluminescenza naturale a lunghezze d'onda leggermente più lunghe (> 925 nanometri), i ricercatori hanno ottenuto dati spaziali senza precedenti sulla profondità di sbiancamento della luminescenza di una superficie di granito levigato dal ghiaccio delle Alpi svizzere. I risultati non solo hanno soddisfatto le aspettative teoriche per una superficie continuamente esposta alla luce solare per 11, 000 anni, ma offriva anche due dimensioni aggiuntive (spaziale e chimica) per comprendere come la luce interagisce con vari minerali in ambienti naturali prolungati e costanti.

I risultati sono il risultato della collaborazione di lunga data tra il Centro olandese per la datazione della luminescenza (NCL), con il Centro per le tecnologie nucleari dell'Università tecnica danese (DTU Nutech).

"È insolito essere nel posto giusto e al momento giusto, convertire una tecnologia emergente in un'applicazione immediata in geoscienza, " dice il dottor Benny Guralnik, che ha ideato lo studio e ottenuto il finanziamento tramite NWO-VENI. "È ulteriormente ironico come un paio di misurazioni ad-lib del mio tirocinante MSc, diventato improvvisamente l'apice della mia VENI, "dice Guralnik riferendosi a Elaine Sellwood, chi è il primo autore dell'articolo, e che dal completamento del progetto persegue un dottorato di ricerca completo. programma presso DTU Nutech, finalizzato al miglioramento e alla commercializzazione dello strumento prototipo, e sviluppare ulteriormente le applicazioni geologiche del metodo.