Znajdź zawartość

Pozostałości izotopowe po prehistorycznych kroplach deszczów, które padały na zachodzie kontynentu północnoamerykańskiego w okresie od 65 do 28 mln lat temu, pozwolą naukowcom opisać przebieg powstawania Kordylierów. Góry te rozciągają się od Cieśniny Beringa na północy po Kanał Panamski od południa. Kordyliery powstały w orogenezie alpejskiej. Pięćdziesiąt milionów lat temu zaczęły się wypiętrzać na południu dzisiejszej Kolumbii Brytyjskiej. Utworzenie reszty trwało 22 mln lat. W świetle uzyskanych danych naukowcy z Uniwersytetu Stanforda uważają, opisywany łańcuch górski nie powstał z rozległej, przypominającej tybetańską wyżyny, która wyrosła na obszarze większości zachodnich Stanów Zjednoczonych. Wg tej teorii, wypiętrzenie było niemal jednoczesne, potem nastąpiło opadnięcie, a reszty, jaką znamy dziś, dokonały procesy erozji. Zamiast tego mamy raczej do czynienia z łagodniejszym wyniesieniem, które dokonało się wskutek procesów zachodzących w płaszczu ziemskim. Izotopy pierwiastka różnią się liczbą neutronów w jądrze. Atomy z większą liczbą neutronów są cięższe, dlatego ze wznoszącej się chmury najpierw spadają cząsteczki wody z cięższymi izotopami wodoru i tlenu. Ustalając stosunek ciężkich i lekkich izotopów w prehistorycznych deszczach, naukowcy wnioskują o położeniu (wysokości nad poziomem morza) danego obszaru. Skąd woda do analiz? Dostanie się do niej nie było takie trudne, zważywszy, że została włączona w iły i minerały węglowe lub w szkliwo wulkaniczne i przetrwała przez wiele lat w osadach. Doktorant Hari Mix uwzględnił ok. 2800 próbek. Część zebrał ze swoimi współpracownikami, do części miał dostęp za pośrednictwem publikacji branżowych. Większość próbek pochodziła z depozytów węglowych w prehistorycznych glebach i osadów jeziornych. Kiedy natrafialiśmy na spory skok w stosunkach izotopów, interpretowaliśmy to jako duże podnoszenie masywu. Zauważyliśmy ogromną zmianę stosunku izotopów ok. 49 mln lat temu w południowo-zachodniej Montanie i drugą w północnej Newadzie [wtedy wypiętrzanie przesunęło się już na południe]. Podobny wzorzec występował na terenie całych zachodnich Stanów. Eksperci zgadzają się co do tego, że podnoszenie masywu ruszyło, kiedy płyta Farallon, płyta tektoniczna, która została wepchnięta pod płytę północnoamerykańską, zaczęła się powoli oddzielać od spodniej części kontynentu. Oddzielająca się płyta wyglądała trochę jak zawinięty w dół język – tłumaczy obrazowo mentorka Miksa prof. Page Chamberlain. Gorący materiał z leżącego poniżej płaszcza wpłynął w lukę między płytą północnoamerykańską a płytą Farallon, a jego ciepło i pływalność spowodowały wyniesienie położonych na powierzchni obszarów. Język nadal się oddzielał, przez co napływ magmy przesuwał się coraz dalej na południe. Mix i Chamberlain szacują, że fala topograficzna była przynajmniej o 1-2 km wyższa od krajobrazu, przez który się przetaczała i mogła wytworzyć góry o wysokości nieco powyżej 4 km. Co ważne, dane izotopowe pasują do innych dowodów, jakimi dysponują akademicy. W tym samym czasie mieliśmy także do czynienia z falą aktywności wulkanicznej na zachodzie USA. Naukowcy wspominają również o równoczesnym pojawieniu się ryftu, czyli pewnego rodzaju rowu tektonicznego, kiedy to skorupa ziemska rozciąga się nad wznoszącą się rozgrzaną materią płaszcza.

Z badań przeprowadzonych przez naukowca z Uniwersytetu w Manchesterze wynika, że znaczna część atmosferycznych zasobów dwóch gazów szlachetnych, kryptonu i ksenonu, mogła dotrzeć do Ziemi dzięki kometom. Autor hipotezy, dr Greg Holland, opiera swoje przypuszczenia na analizach izotopowych. Jak wykazały pomiary przeprowadzone przez jego zespół, zasoby obu kryptonu i ksenonu znajdujące się pod naszymi stopami znacznie różnią się od tych, które wdychamy wraz z powietrzem. Jak wykazał dr Holland, w próbkach pobranych z atmosfery procentowa zawartość lekkich izotopów obu badanych pierwiastków jest znacznie wyższa, niż w rezerwuarach ditlenku węgla (CO2) znajdujących się kilkaset metrów pod ziemią. Skład materiału pozyskanego z atmosfery jest więc bliższy temu spotykanemu w kometach, zaś dane dotyczące budowy meteorytów świadczą o podobieństwie ich składu do zawartości badanych izotopów w skorupie ziemskiej. Zdaniem dr. Hollanda zebrane informacje świadczą o tym, że źródłem znacznej części ziemskich zasobów ksenonu i kryptonu mogły być komety, które znalazły się w pobliżu Ziemi na wczesnych etapach jej formowania. O szczegółach swojego studium badacz poinformował za pośrednictwem czasopisma Science.

Nowa metoda datowania pozwoliła ustalić, że człowiek pekiński (Homo erectus pekinensis), którego szczątki odkryto podczas wykopalisk prowadzonych w latach 1923-1927 w zespole jaskiń Zhoukoudian w pobliżu Pekinu, jest o ok. 230-500 tys. lat starszy niż dotąd sądzono. Zespół Guanjuna Shena z Nanjing Normal University wykorzystał metodę bazującą na rozpadzie radioaktywnym berylu i glinu w ziarnach kwarcu (chodziło o izotopy 26Al i 10Be). Nowa technologia przyda się przy bardziej precyzyjnej ocenie wieku różnych stanowisk. Odnosi się to zwłaszcza do Chin, gdzie brak "datowalnych" popiołów wulkanicznych. Twórcy uważają, że metoda berylowo-glinowa sprawdza się nawet w odniesieniu do próbek sprzed 3 mln lat. Shen wyjaśnia, że już teraz pobierane są próbki ze stanowisk z wczesnego plejstocenu. Wybierano wyłącznie białe kryształy kwarcu, które uległy pogrzebaniu razem z człowiekowatymi. Pomijano szare, ponieważ mogły zostać naniesione później. Przesiewanie było pracą idealną dla kopciuszka. Na wyizolowanie zaledwie dwóch gramów kwarcu jeden student musiał poświęcić aż 8 godzin. To bardzo niewielka ilość, zważywszy, że do pojedynczego testu potrzeba było od 60 do 100 g. W ziarnach znajdujących się na powierzchni ziemi pod wpływem promieniowania kosmicznego powstaje określona proporcja izotopów glinu i berylu. Proces ulega zahamowaniu, gdy kwarc zostaje pokryty osadami. Stosując odpowiednie wyliczenia, łatwo określić stosunek 10Be do 26Al w momencie "pochowania". Amerykańscy i chińscy naukowcy stwierdzili, że skamieliny mają nawet 770.000 lat. To ważne ustalenie, które z pewnością przyda się do odtworzenia migracji hominidów przez Azję. Do tej pory uznawano teorię, że Homo erectus opuścił 2 mln lat temu równikową Afrykę i przemieścił się przez Półwysep Arabski, subkontynent indyjski aż do nadbrzeżnej Azji Południowowschodniej. Stamtąd w czasie zlodowacenia część grupy miała się udać na tereny dzisiejszej Jawy. Pierwsze skamieliny Homo erectusa znaleziono tam w 1892 r. Okazało się, że mają ok. 1,6 mln lat. Inna podgrupa udała się ponoć na północ i osiedliła się w okolicach wysuniętych na północ i zachód od Pekinu. Najnowsze ustalenia częściowo zmieniają, a właściwie uzupełniają opisany scenariusz. Oprócz populacji afrykańskiej, jakieś 1,8 mln lat temu w podróż przez Eurazję wyruszyła inna grupa, która pierwotnie zamieszkiwała rejony dzisiejszej Gruzji. Podczas wykopalisk w zespole jaskiń Zhoukoudian znaleziono 17 tys. kamiennych artefaktów oraz skamieliny 50 osobników Homo erectus, w tym 6 czaszek.

W przyszłości będzie się dało wydłużyć ludzkie życie, wymieniając atomy w zjadanym przez nas mięsie. Naukowcy przetestowali już swój pomysł na laboratoryjnych nicieniach, które karmiono pożywką zawierającą naturalne izotopy. Okazało się, że żyły one do 10% dłużej. Według biochemika doktora Mikhaila Shchepinova, cięższe i bardziej stabilne izotopy mogą działać ochronnie na cząsteczki związków budujących ciało, szczególnie zaś zapobiegać uszkadzającemu działaniu wolnych rodników. Shchepinov argumentuje, że wiązania chemiczne podatne na działanie wolnych rodników stałyby się odporniejsze na rozerwanie, gdyby "normalne" atomy zastąpić "silniejszymi" izotopami. Ponieważ takie wiązania są dużo stabilniejsze, możliwe stałoby się spowolnienie procesów utleniania i starzenia. Biochemik tłumaczy, że jeśli nakarmimy zwierzęta paszą z izotopami, dostaną się one do naszych organizmów wraz z ich mięsem. Jakiś czas temu Shchepinov opublikował w piśmie Rejuvenation Research artykuł, w którym opisał, jak można wzmocnić izotopami białka, kwasy tłuszczowe oraz związki budujące DNA. Były pracownik Uniwersytetu w Oksfordzie wierzy, że opracowana przez niego technologia w ciągu najbliższych 3 lat zostanie zastosowana w karmie dla zwierząt, a następnie rozpoczną się testy kliniczne z udziałem ludzi. Czterdziestojednoletni chemik jest tak pewny swego, że zadeklarował, iż przetestuje zmodyfikowane filety z kurczaka na sobie i to już za kilka miesięcy. W doświadczeniach wykorzystuje się izotopy dwóch pierwiastków: węgla i wodoru, a szczególnie deuter (2H lub D, ciężki wodór) i węgiel-13. Deuter da się uzyskać z wody, a węgiel-13 z dwutlenku węgla. Jest to dość drogi proces, ale przeprowadzanie go na większą skalę mogłoby obniżyć koszty. Rosjanin założył firmę Retrotrope i szuka sponsorów, którzy sfinansowaliby jego pomysł.

Prowadzone przez 200 lat intensywne polowania na walenie i foki z Oceanu Południowego doprowadziły do zmiany diety pingwinów Adeli (Pygoscelis adeliae). Zaczęły się one żywić krylem zamiast rybami, dlatego naukowcy alarmują, że planowane zwiększone odłowy tych żyjątek mogłyby zagrozić sympatycznym nielotom. Stare powiedzenie "jesteś tym, co jesz" jest prawdziwe także w odniesieniu do pingwinów – twierdzi William Patterson z kanadyjskiego University of Saskatchewan. W szczególności odnosi się to skorupek ptasich jaj, ponieważ do ich budowy wykorzystywane są rozłożone wcześniej tłuszcze i węglowodany z pokarmu. Skorupki dobrze się przechowują w chłodnym i suchym klimacie Antarktyki, dlatego Patterson i Steven Emslie, naukowiec z Uniwersytetu Północnej Karoliny, nie mogli narzekać na brak materiału do badań. Znaleźli sporo skamielin skorupek jaj pingwinów Adeli, dzięki temu sprawdzili, czym żywiły się te nieloty w przeszłości. Zebrane przez nich skamieliny miały od 100 do 38 tysięcy lat. Pobrali też próbki z 8 zamieszkałych i 28 porzuconych kolonii współcześnie żyjących ptaków. Naukowcy zwracali szczególną uwagę na izotopy węgla i azotu: węgiel-13 i azot-15. Porównując wskaźniki zawartości tych dwóch izotopów w krylu i rybach jadanych przez pingwiny, mogli wywnioskować, czym ptaki żywiły się na przestrzeni dziejów. Co ważne, w przypadku kryla zawartość obydwu izotopów jest mniejsza niż u ryb. Średnia zawartośćwęgla-13 i azotu-15 w skamielinach skorupek była duża i odpowiednia dla jednego z 3 gatunków ulubionych ryb: skrzydlic, halibutów czy ryb skalnych (Sebastes borealis). Współczesne skorupki cechowała natomiast o wiele niższa zawartość izotopów, charakterystyczna dla małych skorupiaków. Uczeni oceniają, że przetrzebienie przez człowieka populacji zwierząt żywiących się krylem spowodowało, iż w samym Oceanie Południowym żyje obecnie 150 milionów ton kryli. Co prawa nie wiadomo, dlaczego pingwiny zmieniły upodobania smakowe – być może po prostu nie chciało im się polować i wybrały łatwiejszy do schwytania łup – jednak uczeni przestrzegają, że planowane obecnie zwiększenie połowów kryla może zagrozić egzystencji pingwinów. Ptaki mogą nie być w stanie ponownie wyżywić się rybami, gdyż wskutek działalności człowieka liczebność ich populacji bardzo się zmniejszyła.