Si i datojnë fosilet shkencëtarët?

Gjeologët Erin DiMaggio dhe Alka Tripathy-Lang shpjegojnë teknikat se si gjurmohet mosha e një fosili të gjetur.

Fosilet groposen me shumë të dhëna që na lejojnë ne të rindërtojmë historinë e tyre. Një grup teknikash të datimit absolut na ka bërë të mundur të vendosim shkallën kohore të historisë së Tokës, duke përfshirë moshën dhe origjinën e jetës, periudhat e zhdukjeve masive dhe regjistrimin e evolucionit të njeriut.

Në rajonin Afar të Etiopisë ekipi jonë kërkimor zbuloi një fosil të rrallë kockë nofulle që i përkiste një gjinie të re Homo. Për të zgjidhur misterin se kur ka jetuar ky paraardhës njerëzor ne shikuam afër shtresave të pluhurit vullkanik për të gjetur përgjigje. Duke përdorur xhama zmadhues të gjeologëve, ne mundemi që me kujdes të skanojmë pluhurin në kërkim të mineraleve të vogla dhe që mbartin çelësin për të përcaktuar moshën e një fosili.

Të punosh në këtë zonë të Etiopisë është gati aventurë. Me temperaturë të lartë, zonë me pluhur dhe me pak ujë. Por, ky ambjent armiqësor është një nga zonat më të rëndësishme në botë për të studiuar se kur dhe si njerëzit e parë filluan të ecnin drejt, të përdornin mjete dhe të përshtateshin me mjediset e tyre në ndryshim.

Shumë kohë më parë, përpara se ne të kishim mjete preçize për të datuar fosilet, gjeologët dhe paleontologët mbështeteshin në metodat e datimit relativ. Ata shikonin pozicionin e shkëmbinjve sedimentar për të përcaktuar një rregull. Imagjinoni shportën me rroba të palara, rrobat e palara të para një jave ndodhen në fund ndërsa ato që ke veshur sot i vendosni në maje të grumbullit me rroba. Koncepti është i njëjtë edhe tek shkëmbinjtë sedimentar. Shkëmbinjtë e vjetër janë në fund, ndërsa ata më të rinjtë janë në majë. Hulumtuesit gjithashtu përdorin biostratigrafinë që studion se si fosilet shfaqen, se si janë të përhapura dhe si zhduken përgjatë regjistrimit në shkëmbinj, për të përcaktuar kështu një moshë relative.

Shkencëtarët e quajtur gjeokronolog janë ekspertë në datimin e shkëmbinjve dhe fosileve dhe shpesh mund të datojnë fosile më të reja se 50,000 vjeçe duke përdorur datimin me radiokarbon. Fatkeqësisht, fosili jonë, kocka e nofullës po ashtu edhe fosilet e dinozaurëve janë thjesht shumë të vjetër për t'u datuar me metodën me radiokarbon. Në raste të tilla ne duhet të mbështetemi tek vetë shkëmbinjtë. Pra, ne datojnë shkëmbinjtë dhe nga konkluzioni që nxjerrim mund të datojmë edhe fosilet.

Sfida e parë e madhe është që të gjejmë llojin e duhur të shkëmbinjve për t'a koleksionuar për analizën laboratorike. Ne jemi me fat që zona Afar ka horizonte pluhuri vullkanik në shtresat e shkëmbinjve sedimentar. Në fakt, pikerisht poshtë fosilit që kemi zbuluar, ekipi jonë ka gjetur një shtresë të re pluhuri vullkanik që e kemi quajtur Gurumaha Tuff. Në njëfarë mënyre ne mund t'a mendojmë pluhurin vullkanik si një orë e ndalur e groposur. Kur vullkani shpërthen, kohëmatësi fillon dhe ne mund të përdorim teknikat e datimit absolut për të treguar kohën që ka kaluar.

Shkëmbinjtë vullkanik në mënyrë tipike përmbajnë minerale radioaktive natyrore. Ne mund të datojmë këto minerale duke përdorur teknikat e bazuara në shpërbërjen radioaktive të izotopeve që ndodh në një shkallë të njohur. Matja e izotopeve bëhet duke përdorur mjete si lazera dhe spektometra të masës, nganjëherë madje edhe reaktor nuklear.

Ne me sukses i gjetëm moshën Gurumaha Tuff, 2.82 milion vjet duke datuar mineralin natyral radioaktiv, feldspar. Përderisa kocka e nofullës është gërryer nga sipër shtresës së pluhurit vullkanik, Gurumaha Tuff, duhet të jetë më i ri. Ne perllogaritëm se kocka e nofullës është midis 2.80 dhe 2.75 milion vjeçare, duke e bërë kështu fosilin më të vjetër të njohur të gjinisë Homo.

Gjeokronologët kanë një bollshmëri mjetesh në dispozicion e tyre dhe sërish duket se disa shkëmbinjve dhe fosileve është e vështirë t'iu përcaktohet mosha. Inovacionet në metodat ekzistuese të datimit po eliminojnë këto barriera. Për shembull, një version i ri i metodës të quajtur "rezonanca rrotulluese e elektronit" i lejon shkencëtarët që të datojnë fosile të rralla, si dhëmbët e homininëve, sepse ata munden që në mënyrë direkte të datojnë fosilin pa dëmtuar kampionin.

Fosilet shtrihen në kohën gjeologjike nga qindra e deri në miliarda vite dhe janë zbuluar në shumë tipe shkëmbinjsh dhe mjedisesh. Selektimi i teknikës së duhur është një hap kritik në përftimin e një moshe kuptimplotë dhe të saktë.

Shkencëtarët kanë datuar fosile të gjetura në shpellat e Afrikës së Jugut midis 236,000 deri në 335,000 vite duke përdorur disa gjeokronometra të ndryshëm, duke përfshirë "luminishencen e stimuluar optike", një teknikë kjo që na lejon të perllogarisim kohën e fundit që sedimentet e shpellës kanë qenë të ekspozuara ndaj dritës. Një tjetër metodë e zakonshme është edhe datimi i plumbit që vjen nga uraniumi, që mbështetet në shpërbërjen radioaktive të uraniumit dhe mund të përdoret për të përcaktuar moshën e shkëmbinjve që përmbajnë fosilet më të vjetra në Tokë, shkëmbinj që janë më të vjetër sesa 3.5 miliardë vjeç. Për t'a vënë në kontekst, mosha e Tokës është 4.54 miliard vjeçe ndërsa specia jonë është endur në tokë për afërsisht 300,000 vite.

Burimi:
https://www.smithsonianmag.com/smithsonian-institution/how-do-scientists-date-fossils-180972391/

Historia gjeologjike e Tokës dhe format e hershme të jetës.

Toka është përafërsisht 4.6 miliardë vjeçe. Mineralet më të vjetra të njohura janë kristalet e zirkonit të gjetura në Australinë perëndimore dhe janë rreth 4.4 miliardë vjeçare. Shkëmbinjtë më të vjetër të njohur janë gjetur në Groenlandë dhe janë rreth 4.28 miliardë vjeçe. Ata janë formuar gjatë kohës kur Toka ishte e përvëluar me aktivitet vullkanik dhe e goditur nga meteoritet. Gjatë kësaj kohë të referuar shpesh si periudha Hadean, nuk ekzistonte as atmosfera, as shtresa e ozonit, kontinentet dhe oqeanet dhe jeta në Tokë nuk mund të suportohej në të tilla kushte.

Atmosfera besohet se ka rezultuar nga çlirimi i gazeve prej shpërthimeve vullkanike. Ndërkohë që sipërfaqja e Tokës ftohej, avujt e ujit në atmosferën e re të formuar u kondensuan për të formuar ujin në oqeane. Deri rreth 4 miliardë vite më parë oqeanet mund të kenë qenë tepër të nxehtë për të mbështetur jetën. Gjithashtu ka qenë formuar rreth 2.8 miliardë vite më parë, silikatet e para të lehta dhe shkëmbinjtë me alumin, që janë tipik për kontinentet. Këta shkëmbinjë u zgjeruan me shpejtësi kështu që rreth 2.6 miliardë vite më parë ka qenë formuar rreth 60 përqind e masës kontinentale që ekziston sot.

• Zhvillimi i jetës.

Fosilet më të vjetra të pakontestueshme janë rreth 3.5 miliardë vjeçe. Jeta duket se e ka origjinën e saj nga rreth 3.9 deri në 3.5 miliardë vite më parë. Blloqet bazike kimike që janë të nevojshme për të formuar jetën janë të bollshme në Tokë, por edhe kudo tjetër në universin e njohur.

Gjatë një sërë eksperimentesh të famshme të bëra në vitin 1950 nga Stanley Miller dhe Harold C. Urey në Universitetin e Chicago-s, stimuluan kushtet atmosferike që kanë predominuar në Tokë gjatë periudhës Archean. Një shkëndijë elektrike që zëvendësonte rrufetë u fut në përzierjen e gazeve, të cilat reaguan duke formuar aminoacidet që janë blloqet bazike të proteinave. Më vonë eksperimentet prodhuan edhe bazat e nukleotideve që përbëjnë strukturen e ADN-së. Mënyra se si këto blloqe ndërtuese janë mbledhur për të formuar jetën mbetet e paqartë. Ky proçes mund të ketë marrë shumë miliona vite.

• Forma e parë e jetës.

Format e para të thjeshta të jetës së hershme në Tokë, të rregjistruara në fosile janë prokariotet, përkatësisht bakteret dhe cianobakteret. Ato janë gjetur në shkëmbinj të quajtur stromatolite; këto janë struktura të shtresëzuara dhe globulare përgjithësisht gëlqerore. Stomatolitet formohen kur kolonitë e prokarioteve mbesin të kapura në sedimente; ato janë fosile lehtësisht të identifikueshme, të dukshme për një hulumtues të kësaj fushe.

Deri rreth 2.5 në 2.8 miliardë vite më parë atmosfera e Tokës ka qenë e përbërë masivisht nga dioksidi i karbonit. Ndërkohë që bakteret dhe cianobakteret primitive, nëpërmjet procesit të fotosintezës ose proçeseve të ngjashme jetësore, kapnin karbonin atmosferik, duke e depozituar atë në dyshemenë e detit, karboni u largua nga atmosfera. Nëpërmjet proçeseve gjeologjike që ka mundësi të jenë të lidhura me pllakat tektonike ky karbon ka qenë mbartur deri te bërthama e Tokës. Edhe tani, përafërsisht 0.1 përqind e karbonit të kapur çdo vit humbet në biosfere në këtë mënyrë. Gjatë periudhës Proterozoike ky proçes mundësoi ekzistencën e një pjese të oksigjenit në atmosferë për herë të parë.

Cianobakteret gjithashtu ishin organizmat e para që përdorën ujin si një burim elektronesh dhe hidrogjeni në proçesin fotosintetik. Si rezultat i këtij reaksioni u çlirua oksigjen dhe filloi të akumulohej në atmosferë, duke bërë të mundur evoluimin e formave të jetës të varura nga oksigjeni.

Pjesë e shkëputur nga Encyclopedia  Britannica, libri me titull " The living Earth, Biomes and Ecosystems" fq 37-40.