Произошедшее 2000 лет назад извержение Везувия помогает датировать историю Земли

Фото из открытых источников

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

Извержение погребло под собой Помпеи и убило Плиния Старшего. Его племянник, Плиний Младший, стал свидетелем этого события и записал подробный отчет. Исследователи использовали его запись в качестве точной даты для тестирования и усовершенствования основного метода датирования вулканических пород.

Ученые из Берклиевского центра геохронологии и Падуанского университета провели анализ вулканических минералов Везувия. Результаты их исследований показывают, что извержение произошло 1938 ± 13 лет назад, в 2025 году.

Полученные результаты обеспечивают точность аргон-аргонового датирования 0,7% и погрешность 0,4%. Такая точность редко встречается для извержения, столь молодого, как Везувий. Эта работа также устанавливает новый стандарт для датирования недавних вулканических событий.

Метод аргон-аргонового датирования отслеживает распад калия-40 в аргон-40. Вулканические минералы содержат мало аргона до извержения. После того, как магма остывает и превращается в породу, аргон, образовавшийся в результате радиоактивного распада, начинает накапливаться внутри минерала.

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 служит основой для расчета возраста.

Группа исследователей протестировала восемь образцов санидина, богатого калием вулканического минерала. Образцы были взяты из залежей пемзы в Оплонтисе, римском поселении, погребенном под слоем пемзы во время извержения Везувия.

Образцы из Оплонтиса обладали важным преимуществом. Они были получены на самой ранней стадии извержения и содержали больше калия, чем более ранние образцы.

Андреа Марцоли из Падуанского университета собрал образцы в 1998 году. Затем они оставались неиспользованными в течение десятилетий. Позже исследователи вернулись к ним, стремясь получить более точные результаты, чем в более раннем исследовании 1997 года.

Несколько достижений способствовали новой работе. Команда использовала более качественные образцы, усовершенствованную масс-спектрометрию и новую стратегию нейтронного облучения. Исследователи также улучшили обработку изотопов, образующихся под действием нейтронов.

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

Исследователи рассчитали период полураспада в 12,044 миллиарда лет с погрешностью в 0,088 миллиарда лет. Эта цифра вдвое точнее, чем ранее полученное значение, рассчитанное на основе измерений в ядерной физике.

Историческая дата извержения также нуждалась в тщательном пересмотре. Согласно данным Плиния, это произошло 24 августа 79 года н.э., но некоторые историки выдвигают более позднюю дату.

Кэролайн Хаслер изучила исторические данные, в том числе монету, найденную в Помпеях. Некоторые исследователи связали эту монету с сентябрем. Ее сравнение с другими римскими монетами показало, что они были изготовлены до сентября.

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

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

Этот метод также помогает проверять другие системы датирования. К ним относятся радиоуглеродное датирование более молодых органических материалов и уран-свинцовое датирование древних горных пород.

Более точные данные о датировке также важны при изучении вулканов вблизи крупных городов. В качестве примеров можно привести вулканические системы вблизи Мехико, Неаполя и Джокьякарты в Индонезии. Данные о прошлых извержениях помогают исследователям изучать, как эти системы менялись с течением времени.

Новые результаты также подтверждают необходимость более тесного согласования различных методов геологического датирования. Исследователи использовали байесовские методы для сравнения дат, полученных методом аргон-аргоновой дифракции и методом урана-свинца.

Более точные результаты, полученные при изучении Везувия, теперь обеспечивают более точную историческую основу для подобных исследований. Исследование также укрепляет аргон-аргоновое датирование для оценки недавних извержений.

Таким образом, римская катастрофа, произошедшая 2000 лет назад, стала полезным инструментом для проверки одного из ключевых геологических методов датирования. Извержение Везувия теперь служит точным эталоном для измерения вулканических событий в геологическом масштабе времени.