Как ученые узнают когда жили организмы окаменелости которых они извлекли из земли кратко
Обновлено: 02.07.2024
Смотря тв можно услышать, что найден такой-то предмет или окаменелость, возраст 1-2-5-7 млн лет. Но как они об этом узнают. Давайте разбираться.
Давайте, для начала разберемся, что такое окаменелость и как она образуется. Нужно понять, что не каждая смерть животного или растения станет окаменелостью или ФоссИлией (от лат ископаемый). Обычно природа перерабатывает абсолютно все и без остатка. Земля вообще как закрытая экосистема, где ничего не пропадает зря, и одно всегда дает жизнь другому.
После гибели организма, первыми разрушению подвергаются мягкие ткани. После чего, если все сложиться удачно, то пустоты скелета заполнятся минеральными соединениями. В дальнейшем, опять же при определенных обстоятельствах, скелет будет подвержен перекристаллизации, т.е. материал скелета будет замещен более устойчивыми минеральными соединениями, что в итоге станет камнем. Это своего рода отпечаток скелета, то есть самого скелета там нет, все из чего он состоял было замещено другим материалом (железом, кальцитом, аметистом, флюоритом, галенитом и т. д), тем что сможет пролежать тысячи и миллионы лет. Все это станет куском камня, который потом найдет какой-то археолог или случайный прохожий. Кстати подобную находку можно сделать почти на любом морском пляже. Походите, посматривайте на камушки, попереворачивайте их, на каком-то из них можно найти отпечаток либо древнего растения, либо моллюска. Камень конечно необязательно должен быть такой большой как на рисунке ниже.
Именно потому, что все клетки скелета были замещены минералами, т.е. по сути уже не являются частью исходного животного или растения, они и не содержат исходного генетического материала и именно поэтому у нас нет парка с клонированными динозаврами типа "Jurassic Park".
Радиоуглеродный анализ .
Есть такой химический элемент углерод - один из основных компонентов всех живых организмов. Обычно состояние углерода, т.е. его стабильная формула содержит 6 протонов, 6 нейтронов и такое же количество электронов и записывается он как С12 (почему 12?, так как 12 нуклонов= 6 протонов + 6 нейтронов) Подробнее об атоме тут . У углерода как и большинства химических элементов есть изотопы. Изотоп - когда ядро атома содержит бОльшое или меньшее количество нейтронов. Элемент еще остается самими собой, но некоторые его характеристики меняются. Так например углерод имеет еще один стабильный изотоп С13 и один радиоактивный С14. Вот он то нам и нужен. Что значит нестабильный изотоп С14.
Каждый радиоактивный элемент имеет такую особенную черту как период полураспада. Это значит, что за определенный срок распадется половина элемента, за второй такой же срок распадется половина от оставшейся половины и т.д. Например для С14 период полураспада равен 5700 лет. т.е. имея килограмм углерода 14 через 5700 лет у вас останется 500 грамм, еще через 5700 лет уже 250 грамм и т.д. Что это нам дает? Так как все живые и растительные организмы играют свою роль в пищевых цепочках и являются постоянными потребителями углерода в той и или иной форме. И пока исследуемый образец жив и весел, циркуляция изотопа в организме происходит постоянно (он постоянно пополняется свежими атомами углерода), как только жизненный цикл прекращается, изотоп остается в организме, и становится как бы заперт, новые углерод уже не попадает внутрь, а находящийся там - распадается. А так как мы знаем сколько и какого изотопа находится в атмосфере, для С14 это примерно около 10 в минус 10 степени процента, то проведя анализ остатков мы можем определить сколько изотопа осталось в организме, т.е. на сколько он распался или говоря по-другому сколько осталось от 10 в минус 10 степени процента, тем самым определив возраст находки. Проблема такого метода заключается в том, что он дает позволяет определять возраст не более 60000 лет или около 10 полураспадов, за это время количества элемента уменьшится примерно в 1000 раз.
Другие методы радиометрического датирования используют аналогичные принципы, но применимы для других материалов и временных интервалов. Так, калиево-аргоновый метод позволяет датировать вулканические отложения возрастом от 100 тыс. до 5 млн лет, радиометрия урана дает возможность определить время образования отложений карбоната кальция в период от 50 000 до 500 000 лет тому назад; метод датирования по цепной ядерной реакции радиоактивного распада позволяет установить возраст горных пород в интервале от 300 000 до 3 млрд лет.
Термолюминесцентное датирование.
В идеальных условиях метод позволяет датировать образцы возрастом от нескольких сотен до примерно 1 млн лет с погрешностью около 10 %. Метод основан на способности некоторых материалов (стекло, глина, керамика, полевой шпат, алмазы и др.) с течением времени накапливать энергию ионизирующего излучения, а затем, при нагреве, отдавать её в виде светового излучения (вспышек света). Чем старше образец, тем больше вспышек будет зафиксировано.
Описал самые известные методы определения возраста образцов, есть конечно и другие и их не мало, но для общего понятия думаю будет достаточно. Надеюсь было полезно и интересно.
Егор Морозов | 7 Августа, 2020 - 09:06
На атлантическом побережье США археологи обнаружили устричные раковины, оставленные коренными американцами более 4000 лет назад. В Марокко палеонтологи раскопали останки динозавра, который бродил по Земле 168 миллионов лет назад. На Ямале был найден отлично сохранившийся мамонтенок Люба, который погиб 40 000 лет назад. Как исследователям удается так точно определять их возраст?
При изучении остатков прошлого специалисты используют радиометрическое датирование — универсальный метод, который заключается в подсчете радиоактивных атомов определенных элементов, которые все еще присутствуют в образце. Конкретные изучаемые элементы, а также детали процесса, зависят от приблизительного возраста объекта, который ученые надеются датировать.
Для датирования человеческих или животных останков возрастом приблизительно до 50 000 лет исследователи смотрят на уровни углерода-14 в образце. Этот изотоп, также называемый радиоуглеродом, образуется в результате столкновения космических лучей с азотом в атмосфере Земли, говорит Хосе Каприлес, археолог из Пенсильванского государственного университета. Химически углерод-14 ведет себя точно так же, как и его стабильные собратья (углерод-12 и углерод-13), позволяя растениям поглощать его во время фотосинтеза, а затем передавать дальше по пищевой цепи.
Количество углерода-14 в мертвом организме уменьшается экспоненциально, снижаясь вдвое примерно каждые 5730 лет. Иными словами, через 10460 лет останется лишь четверть первоначального радиоуглерода, а через 16190 уже только восьмая часть. Используя масс-спектрометр, исследователи могут легко измерить оставшееся количество углерода-14 в образце. Более сложной задачей является оценка того, сколько его должно было присутствовать в окружающей среде в те времена, когда этот организм был жив.
Процесс образования и распада радиоуглерода.
Возникающие в мантии Земли, некоторые радиоактивные элементы достигают поверхности в результате вулканических процессов и оказываются в ловушке внутри минералов и кристаллов в почве и горных породах. Например, в течение миллионов лет уран-235 и уран-238 претерпевают многоэтапные распады до изотопов свинца, что делает их идеальными для палеонтологии: исследователи могут определить возраст образца, измерив соотношение изотопов свинца к урану.
Перминерализация может превратить дерево в такую красоту.
Циркон, минерал, обычно встречающийся в магматических породах, оказывается особенно полезным. Поскольку циркон образуется в охлаждающейся магме, его кристаллическая структура содержит уран, но не свинец. Таким образом, любой свинец, присутствующий в образце циркона, должен был образоваться в результате радиоактивного распада урана. Эта особенность позволяет геологам датировать вулканические потоки, которые перемежаются слоями осадочных пород, создавая доисторический слоеный пирог. Любые окаменелости, найденные в осадочных породах, должны быть моложе, чем застывшая лава или пепел ниже, и старше, чем лава выше.
Кристалл циркона под электронным микроскопом.
Как учёные узнают о том, что происходило на Земле миллионы лет назад?
Решение
Антропологи (вместе с арехологами) находят некие кости на месте предолагаемого обитания предков людей. Геологи анализируют окружающие эти останки геологические породы своими геологическими методами и определяют возраст этих пород.
Учёные узнают о жизни на Земле, читая каменную книгу земной коры, листами которой являются слои горных пород, залегающих на разной глубине.
Нашли ошибку?
Если Вы нашли ошибку, неточность или просто не согласны с ответом, пожалуйста сообщите нам об этом
Окаменелостями называют останки древнейших организмов (или их отпечатки), которые населяли Землю много миллионов лет назад и сохранились в осадочных или горных породах до нашего времени. В зависимости от типа и степени сохранности они подразделяются на несколько отдельных категорий:
Субфосилии
В этой категории представлены ископаемые, в которых кроме скелета сохранились и часть мягких тканей. К ним также можно отнести некоторые растительные останки (фитолеймы): семена, орехи, шишки хвойных деревьев, древесина, то есть, измененные остатки растений, в которых сохранилась клеточная структура. К субфоссилиям также относят хорошо сохранившиеся останки мамонтов, птиц и носорогов. В этом случае консервантом является вечная мерзлота, либо вулканические пеплы и битумы.
Эуфосилии
Этим термином обозначаются целые окаменевшие скелеты древних организмов или их фрагменты. Кроме скелетов, в эту группу относят раковины моллюсков, органические остатки листьев, плодов, семян растений, спор и оболочек грибов.
Ихнофосилии
Это следы жизнедеятельности организмов. Чаще всего это отпечатки и следы ползания, выедания, различные ходы и норки, следы продвижения крупных (в основном) позвоночных по поверхности земли.
Копрофосилии
В отличие от предыдущей категории, здесь представлены остатки продуктов жизнедеятельности ископаемых организмов. Относятся продукты пищеварения позвоночных животных (окаменевшие фекалии), либо не до конца переваренные остатки других организмов.
Чаще всего находят фрагменты древних организмов (отдельные кости, зубы, фрагменты раковин), но иногда попадаются целые окаменевшие остатки. Например, на побережье Балтийского моря и в некоторых других регионах находят куски янтаря (окаменевшей смолы) с прекрасно сохранившимися внутри камня насекомыми, листьями, зернами древних растений, кусочками древесины и т.п.
Как происходит процесс фоссилизации (именно так называется минерализация биологических остатков)? После того как остатки животного или растения попадают в грунт, все пустоты в них быстро заполняются морской водой (если это морское дно) либо грунтовыми водами, происходит минерализация. Чем быстрее погибший организм был скрыт осадочными породами (попал в донный ил, был засыпан песком), тем лучше он сохранится.
Благодаря процессам минерализации до нас дошли окаменевшие остатки большинства живых организмов, населявших Землю много сотен миллионов лет назад, а ученые-палеонтологи смогли увидеть подробное строение многих древнейших животных. Например, окаменевшие остатки небольших птерозавров помогли ученым понять их строение до мельчайших деталей.
Для того, чтобы остатки хорошо сохранились, они должны были длительное время находиться без доступа кислорода, это обеспечивала вода. Естественно, лучше и полнее сохранялись остатки, находившиеся в естественных впадинах. В этом случае происходила быстрая аккумуляция (накопление воды и осадочных пород), а, значит - быстрое погребение.
Если погибшее животное попадало на какую-либо вершину, выступ в скале, либо другое подобное место, сохранению и фоссилизации остатков препятствовал процесс денудации. Во время такого процесса грунт вымывался водными потоками и выдувался ветрами, обнажая подстилающие горные породы, поэтому погребение было практически невозможно.
К сожалению, остаткам большинства крупных животных не так везло. Они не успевали полностью погрузиться в осадочные породы и фоссилизироваться, поэтому до наших дней дошли только части их скелетов или другие фрагменты туш. Мы прекрасно знаем структуру перьев маленьких доисторических птиц, но почти ничего не знаем о строении многих представителей зауропод (ящеротазовых динозавров).
Нередко можно найти окаменелые остатки не самого организма, а его формы, слепка. Такое случается, если организм полностью попал в осадочную породу и как бы оставил там свой оттиск. Со временем сам организм полностью разложился, а минералы заполнили пустоту, появившуюся после его разложения, образовалась окаменелость, всеми изгибами повторяющая древний организм.
Читайте также: