Combien d'années une montagne peut-elle exister ? La question rhétorique de Bob Dylan vient de recevoir une autre réponse scientifiquement fondée. Des chercheurs de l'Université et de la recherche de Wageningen (WUR) et de l'Université technique du Danemark (DTU) ont développé une nouvelle méthode qui peut mesurer la durée d'exposition des roches et des sédiments, menant à de nouvelles perspectives sur l'évolution du paysage. Dans Rapports scientifiques , ils révèlent leur technique innovante.

Les interactions de la lumière du soleil avec les plantes et les animaux sont de notoriété publique et ne nécessitent aucune introduction particulière. Cependant, moins d'entre nous réalisent que la lumière du soleil interagit avec les roches, trop, impliquant des processus subatomiques subtils qui sont généralement difficiles à observer. Dans un rocher initialement à l'abri de la lumière, les défauts dans ses cristaux se remplissent de charge électrique au fil du temps en raison du rayonnement environnemental et cosmique environnant. Lorsque cette roche est ensuite exposée au soleil, une partie de la charge piégée immédiatement à la surface se recombinera et émettra des photons dans un processus appelé « luminescence ».

La lumière vide les charges piégées

Alors que l'exposition au soleil se poursuit, les régions plus profondes de la roche interagiront par la suite avec la lumière solaire entrante et se videront de la même manière de la charge piégée. La zone de transition entre la surface de la roche où aucune charge piégée n'existe et les régions plus profondes où les pièges à électrons sont entièrement occupés est appelée profondeur de blanchiment par luminescence. Cette profondeur peut fournir aux géoscientifiques des informations vitales concernant le moment précis de la formation du paysage, taux d'érosion du substratum rocheux, distances de transport des sédiments, conditions de couverture du ciel, etc.

Jusque récemment, la méthode de détermination de la profondeur de blanchiment par luminescence était laborieuse, basse résolution, et indirecte :les chercheurs n'ont pas pu isoler un type de défaut sans en perturber beaucoup d'autres. Un groupe de chercheurs basé à Wageningen University &Research (WUR), avec des chercheurs de l'Université technique du Danemark (DTU), ont maintenant réitéré cette méthodologie à partir de zéro, et obtenu des cartes 2D haute résolution sans précédent des électrons piégés dans les roches.

La nouvelle méthode est basée sur une découverte récente du DTU Nutech. Leur approche utilise une longueur d'onde très spécifique de la lumière infrarouge (830 nanomètres) pour stimuler un piège à électrons bien connu dans le feldspath (le minéral le plus commun dans la croûte terrestre). En imageant la photoluminescence naturelle à des longueurs d'onde légèrement plus longues (> 925 nanomètres), les chercheurs ont obtenu des données spatiales sans précédent sur la profondeur de blanchiment par luminescence d'une surface de granit poli par la glace des Alpes suisses. Les résultats ont non seulement correspondu aux attentes théoriques pour une surface exposée en permanence à la lumière du soleil pendant 11, 000 ans, mais a également offert deux dimensions supplémentaires (spatiale et chimique) pour comprendre comment la lumière interagit avec divers minéraux dans des environnements naturels prolongés et constants.

Les résultats sont le résultat de la collaboration de longue date entre le Centre néerlandais de datation par luminescence (NCL), avec le Centre des technologies nucléaires de l'Université technique du Danemark (DTU Nutech).

"Il est inhabituel d'être au bon endroit et au bon moment, convertir une technologie émergente en une application immédiate en géosciences, " dit le Dr Benny Guralnik, qui a conçu l'étude et obtenu un financement par l'intermédiaire de NWO-VENI. "Il est encore plus ironique de voir comment quelques mesures ad-lib de mon stagiaire MSc, est soudainement devenu le summum de mon VENI, " dit Guralnik en référence à Elaine Sellwood, qui est le premier auteur de l'article, et qui, depuis l'achèvement du projet, poursuit un doctorat complet. programme au DTU Nutech, visant à améliorer et commercialiser l'instrument prototype, et développer davantage les applications géologiques de la méthode.