تحقیق که توسط تیمی از دانشگاه های بریستول، لیدز، کاردیف، موسسه اقیانوس شناسی وودز هول و دانشگاه کلگیت انجام شده است، در Science منتشر شده است.
اورانیوم بیش از یک منبع انرژی و ماده ای برای سلاح هسته ای است. در طبیعت، در همه سنگ‌ها وجود دارد و فروپاشی رادیواکتیو آن به ما این امکان را می‌دهد تا از آن برای بررسی فرآیندهای مختلفی که در گذشته اتفاق افتاده است استفاده کنیم.
نکته مهم این است که اورانیوم انواع مختلفی دارد که ایزوتوپ نامیده می شود، که جرم های متفاوتی دارند و سرعت تجزیه آنها متفاوت است - در طبیعت این انواع شامل اورانیوم-238 است که تجزیه می شود و تبدیل به اورانیوم-234 می شود.
وقتی سنگ های قاره ای فرسایش می یابند، مقدار کمی اورانیوم را وارد اقیانوس می کنند. ایزوتوپ دختر 234U نسبت به مادرش 238U متحرک تر است، بنابراین هوازدگی منجر به اقیانوسی شده است که در مقایسه با 238U 15 درصد بیشتر از 234U دارد.
نویسنده اصلی این مطالعه، دکتر تیانیو چن، از دانشکده علوم زمین در دانشگاه بریستول، گفت: "تغییرات ظریف در نسبت آب دریا این پتانسیل را دارد که در مورد تغییرات گذشته در هوازدگی به ما بگوید.
"این مهم است زیرا ورودی مواد از خشکی به دریا است که مواد مغذی مورد نیاز برای حمایت از زندگی در اقیانوس را فراهم می کند.
"با این حال، اندازه گیری این نسبت ها آسان نیست، زیرا تغییرات کوچک هستند، و رکورد به راحتی حفظ نمی شود. معلوم شد که بازسازی قابل اعتماد آب دریا گذشته 234U/238U بسیار چالش برانگیز بود."
تیم به بازسازی‌های 234U/238U در 50000 سال گذشته بر اساس مرجان‌های به‌خوبی حفظ‌شده در اعماق دریا از سکوی استوایی اقیانوس اطلس شمالی و اقیانوس آرام گالاپاگوس نگاه کردند.
نتایج آنها یک رکورد دقیق از 234U/238U در اقیانوس ها را نشان می دهد که بینش جدیدی در مورد چگونگی عقب نشینی ورقه های یخی اصلی شمال در طول آخرین یخ زدایی بزرگ روی زمین (حدود 18000 تا 11000 سال پیش) ارائه می دهد.
نویسندگان این فرضیه را مطرح کردند که افزایش اورانیوم 234 اضافی در این دوره زمانی ناشی از ذوب شدن از کف صفحات یخی اصلی است - در این مناطق است که ورقه های یخی بزرگ سنگ های زیرین را پودر کرده است.
در طول سردترین بخش یخبندان، این سنگ زمینی برای هزاران سال در یخ یخ زده بود - اما با گرم شدن زمین، صفحات یخی به تدریج از پایین شروع به ذوب شدن کردند - و مدتها قبل از آن، اورانیوم به داخل دریا آزاد شد. افزایش 120 متری سطح دریا از دوره اصلی ذوب یخ.
نویسندگان حدس می زنند که این ذوب "پایه" ممکن است مقادیر قابل توجهی از مواد مغذی را در اقیانوس ها آزاد کند.
دکتر چن افزود: "علاقه قبلی به اورانیوم 234 اضافی در اقیانوس ها از اهمیت آن در تعیین سن مرجان های فسیلی ناشی شده است.
"مرجان های فسیلی از مناطق صخره ای برای تعیین زمان تغییر عمده سطح دریا در گذشته استفاده شده اند. مطالعه ما محدودیت های جدیدی را در مورد نحوه محاسبه و تأیید این سن ها ایجاد می کند.
"نتیجه شگفت انگیز این بود که رکوردهای اقیانوس اطلس و اقیانوس آرام متفاوت هستند - فقط در نیمه راه از یخ زدایی همگرا شده اند.
"زمان این همگرایی با شواهد دیگری مطابقت دارد که نشان می دهد یک تغییر عمده در گردش اقیانوس - به دنیایی که بیشتر شبیه امروز بود تا دوره یخبندان قبلی.
"ما یک تفاوت واضح 234U/238U بین اقیانوس اطلس و اقیانوس آرام در حدود 17000 سال پیش مشاهده کردیم، اما این تفاوت ها پس از از سرگیری ناگهانی گردش واژگونی اقیانوس اطلس ناپدید شدند."
نویسندگان بر این باورند که مطالعه آنها اساساً درک ما را در مورد رفتار ایزوتوپ‌های U در اقیانوس تغییر داده است.
دو دانشجوی مقطع کارشناسی دانشگاه بریستول از طریق پایان نامه سال آخر خود در این مطالعه شرکت داشتند. متیو بیزلی، دانشجوی کارشناسی ارشد زمین‌شناسی، چگونگی رفتار اورانیوم در سیستم‌های عرض جغرافیایی بالا را بررسی کرد - شامل مطالعات آزمایشگاهی درباره نحوه رفتار سنگ‌های یخچالی هنگام هوازدگی، و همچنین کاوش در تاریخچه اورانیوم در خشکی و دریا.
لوئیس کلاکستون، همچنین دانشجوی کارشناسی ارشد زمین شناسی، سال سوم خود را در دانشگاه کالیفرنیا در برنامه تبادل تحصیلی بریستول در خارج از کشور گذراند. پس از بازگشت، پروژه تحقیقاتی سال آخر خود، تاریخ اقیانوس آرام گرمسیری را در زمان تغییرات عمده آب و هوایی بررسی کرد. یک یافته شگفت‌انگیز از کار او و یک قطعه انتقادی از مقاله منتشر شده، این بود که تاریخچه اورانیوم اقیانوس آرام با اقیانوس اطلس متفاوت است.
