Star Dunes: Starověký objev pomáhá vědcům odhalit tajemství tajemných písečných struktur

Přihlaste se k odběru vědeckého zpravodaje CNN Wonder Theory. Prozkoumejte vesmír se zprávami o fascinujících objevech, vědeckém pokroku a dalších.

CNN
—

Přes rozlehlé pouštní výhledy vynikají nádherné písečné duny. Výrazné hřebeny patří mezi nejvyšší písečné duny na Zemi a jejich pyramidální tvary jsou vyřezávané střídavými větry vanoucími z více směrů, které vytvářejí spirálovité písečné hřebeny, které se spirálovitě stáčejí ven z centrálního vrcholu.

Zatímco hvězdné duny se běžně vyskytují v písečných pouštích po celém světě, vědci dlouho přemýšleli o jejich vzniku a jejich záhadné absenci v geologických záznamech.

Nyní vyšetřování hvězdných dun v Erg Chebbi, oblasti saharské pouště v Maroku, odhalilo překvapení ohledně jejich stáří a růstu – a naznačilo, že starověké důkazy o hvězdných dunách se mohly celou dobu skrývat na očích.

Pomocí radarových skenů a analýzy zrnek písku pohřbených hluboko ve hvězdné duně vědci zmapovali vnitřní strukturu hromady. Vědci vypočítali, že nejstarší část základny duny vznikla asi před 13 000 lety. Ale asi 8000 let výzkumný tým zjistil, že hvězdné duny – které pokrývají 0,4 míle (700 metrů) a jsou 328 stop (100 metrů) vysoké – vůbec moc nevyrostly. Ve skutečnosti k většině růstu do současné velikosti došlo za posledních 1000 let, mnohem rychleji, než se očekávalo, uvedli vědci 4. března v časopise. Vědecké zprávy.

„Jejich výsledky mi připadaly velmi zajímavé, protože jako většina lidí jsem si nemyslel, že by hvězdné duny mohly narůst tak rychle,“ řekl CNN prostřednictvím e-mailu Andrew Goodey, emeritní profesor geografie na University of Oxford ve Spojeném království. Judy, která se na novém výzkumu nepodílela, je spoluautorkou studie Publikováno v březnu 2021, které analyzovalo globální rozložení hvězdných dun.

Nové skeny studie také odhalily, že se duny pohybovaly.

„Všechno je to o migraci,“ řekl spoluautor studie Geoff Dowler, vedoucí katedry geografie a věd o Zemi na Aberystwyth University ve Walesu. „Pohybuje se asi půl metru za rok, což naznačuje, že hvězdná duna je stejně aktivní jako většina ostatních písečných dun,“ řekl Doler CNN.

„Vědět, jak rychle se tyto věci pohybují, je velmi důležité pro infrastrukturu v těchto oblastech,“ dodal, protože jejich migrace by mohla ovlivnit výstavbu silnic nebo potrubí.

Nový výzkum se soustředil na písečné duny Erg Chebbi, známé jako Lala Lalia, což v místním berberském jazyce znamená „nejvyšší posvátný bod“. Vedoucí studie Charles Bristow, emeritní profesor sedimentologie na Birkbeck College, University of London, zmapoval duny s týmem studentů geologie. Sbírali svá data krok za krokem, chodili přes Lala Lala a zastavovali se každých 1,6 stopy (0,5 metru), aby naskenovali dunu pomocí radaru pronikajícího do země, „což je těžká práce v pohyblivém písku,“ řekla Bristow CNN v e-mailu.

Když se tyto rádiové vlny odrazily zpět k anténě přijímače, vytvořily snímky s vysokým rozlišením ukazující tvary různých vrstev sedimentu pod nohama výzkumníků, vysvětlil Bristow.

Dalším krokem bylo shromáždit vzorky písku v různých hloubkách, aby se zjistilo, kdy byl písek uložen. Za tímto účelem vědci extrahovali zkumavky vzorků písku z Lala Lala vykopáním mělké díry a zatloukáním dutých trubek vyrobených z kovu nebo plastu do dun, „takže skončíme s těmito malými trubičkami písku uvnitř neprůhledné nádoby,“ řekl Doler. . . V laboratoři pak vědci zkoumali jednotlivé krystaly pískových zrn křemene a živce, aby je změřili Záření prostředí Nahromaděné po tisíce let v hlubinách tmavých písečných dun.

„Všude je radioaktivita na velmi nízké úrovni,“ řekl Dowler. „Část je uložena uvnitř krystalů.“

Dodal, že k vystavení dennímu záření z těchto krystalových nádrží dochází během 10 až 30 sekund. Jakmile jsou však zrnka písku pohřbena, záření z jejich okolního prostředí se začne hromadit. V laboratoři v Aberystwyth vědci přiměli shromážděná zrna uvolňovat uloženou energii ve formě světla a poté analyzovali intenzitu světla, aby vypočítali jejich stáří, což je technika nazývaná datování opticky stimulované luminiscence. Vědci posvítili na minerály světlem, aby uvolnili zachycené elektrony a vytvořili světelný signál, který pak vědci změřili, aby určili, jak dlouho byly krystaly ve tmě.

„Čím jasnější je světlo, tím starší je sediment,“ vysvětlil Dowler. Měřením jasu zrn z různých hloubek v duně byl výzkumný tým schopen vypočítat, kdy se struktura poprvé vytvořila, kdy zažila největší růstový skok a rychlost pohybu.

Nové poznatky také řeší dlouhodobou hádanku pro geology: Kde jsou všechny starověké důkazy o hvězdných dunách?

Pouštní prostředí je v geologických záznamech obvykle dobře zachováno a písečné duny zanechávají stopy o své vzdálené minulosti ve vrstvách kompaktního pískovce. Ale starověké důkazy o hvězdných dunách jsou extrémně vzácné, s výjimkou jednoho známého příkladu ve Skotsku datovaného do období permu a triasu (asi před 251,9 miliony let).

„Proč to? Kam zmizely všechny hvězdné duny?“ zeptal se Doler. Vědci napsali, že odpověď může být věcí perspektivy. Hvězdné duny jsou velmi velké; erodované části jejich dříve zachovaných struktur mohly být identifikovány jako nezávislé pozůstatky. jiných typů písečných dun. .

„Když se podíváte na každý jednotlivý kus písečné duny v geologickém záznamu, vypadá to jako něco jiného,“ řekl Doler. „Ale když dáte všechny tyto kusy dohromady – a můžete vidět tyto velké mísy protínajícího se písku uprostřed, můžete vidět tato ramena, která se rozkládají všemi směry – pak můžete s jistotou říci, že jsou to hvězdné písečné duny.“

Jedním z možných vysvětlení, proč byly starověké hvězdné duny tak dlouho přehlíženy, je to, že po dlouhou dobu nebylo známo, jak časté jsou, navrhl Gowdy.

„Skutečnost, že hvězdné duny nejsou ve stratigrafickém záznamu často identifikovány, může být částečně způsobeno tím, že mnoho geologů nebylo příliš obeznámeno s hvězdnými dunami a znali pouze podélné duny a duny (duny ve tvaru půlměsíce),“ řekl Goudy. „Nyní s pomocí Google Earth víme, jak rozšířené jsou tyto funkce.“

Mindy Weisberger je vědecká spisovatelka a mediální producentka, jejíž práce se objevily v Live Science, Scientific American a How It Works.