Beveik visi deguonies atomai vandenyje turi aštuonis neutronus, tačiau kai kurie iš jų yra reti, sunkesni izotopai, turintys devynis ar dešimt neutronų. Kai vanduo garuoja, lengvesni izotopai išgaruoja daugiau nei sunkesni, todėl jų santykis keičiasi nuspėjamai. Mokslininkai tai gali panaudoti, norėdami atsekti konkretaus vandens mėginio istoriją – pavyzdžiui, ar vanduo atkeliavo iš žemės, ar susikondensavo iš rūko, kaip greitai vanduo prasiskverbė pro augalą arba kokia drėgmė buvo tame augale praeityje.
Tačiau kadangi sunkesni izotopai pasitaiko tokiais mažais kiekiais, sunku surinkti gerų duomenų apie tai, kaip keičiasi izotopų santykis – todėl kai kuriuos stebėjimus mokslininkams sunku paaiškinti.
Naujosios Meksikos universiteto mokslininkas Zachary Sharpas ir jo kolegos, imdami dykumos augalų ir gyvūnų vandens mėginius, nustatė, kad jų duomenys neatitiko to, ko tikėtasi iš laboratoriniais rodmenimis pagrįstų modelių.
Susiję straipsniai
Z. Sharpas ir jo kolegos mano, kad šią problemą išsprendė pasitelkę neįprastus augalus – asiūklius, kurie Žemėje auga nuo devono periodo (maždaug prieš 400 mln. metų) ir turi tuščiavidurius, segmentuotus stiebus. „Tai metro aukščio cilindras su milijonu vienodai išsidėsčiusių skylučių. Tai inžinerijos stebuklas, – sako Z. Sharpas. – Laboratorijoje nieko panašaus sukurti nepavyktų.“
Vanduo, kildamas aukštyn kiekvienu asiūklio stiebo segmentu, garuoja, daug kartų distiliuodamasis per augalą. Z. Sharpas su kolegomis ėmė vandens mėginius iš daugelio netoli Rio Grandės upės Naujojoje Meksikoje augančių lygiųjų asiūklių (Equisetum laevigatum) stiebo vietų.
Kai vanduo pasiekia pačią stiebo viršūnę, izotopų santykis nebūdingas jokiam kitam Žemėje randamam vandeniui. „Jei būčiau radęs šį mėginį, sakyčiau, kad jis yra iš meteorito. Tačiau iš tikrųjų [deguonies izotopų santykis] nusileidžia iki šių beprotiškai mažų verčių“, – liepos 7 d. Prahoje (Čekija) vykusioje Goldschmidto geochemijos konferencijoje pasakojo Z. Sharpas.
Turėdami šiuos asiūklių matavimus, mokslininkas su komanda galėjo apskaičiuoti, kaip keičiasi vandens izotopų santykis beveik idealiomis sąlygomis – ir įtraukti šias vertes į savo modelius, kad jie būtų tikslesni.
Kai jie, naudodami šiuos atnaujintus modelius, dar kartą peržiūrėjo dykumos augalų duomenis, jų stebėjimai staiga tapo paaiškinami. Z. Sharpas mano, kad šios vertės galėtų paaiškinti ir kitus sunkiai paaiškinamus stebėjimus, ypač dykumų aplinkoje.
Senoviniai asiūkliai, kurie užaugdavo iki 30 metrų aukščio – t. y. daug aukštesni nei dabartiniai jų palikuonys – galėjo turėti dar ekstremalesnius izotopų santykius ir galėtų būti panaudoti siekiant suprasti senovines vandens sistemas ir klimatą, sako Z. Sharpas.
Mažų, į smėlį panašių grūdelių, vadinamų fitolitu, esančių asiūklio stiebe, kurie išliko iki šių dienų, izotopų požymiai skiriasi priklausomai nuo oro drėgnumo – nes tai turi įtakos garavimo kiekiui. „Galime tai naudoti kaip paleohigrometrą [drėgmės matuoklį], o tai gana šaunu“, – sako Z. Sharpas.
Parengta pagal „New Scientist“.