Un exemple de plusieurs grains émettant de la lumière, capturé en une seule image. Le cercle rouge au milieu à gauche montre un grain de sable brillant émettant une luminescence ; les autres cercles sont pour le positionnement. Crédit :Université de Wageningen
Un grain de sable enfoui pendant une longue période dans des terrassements ou au fond de l'océan, accumuler un signal de luminescence. Les scientifiques utilisent ce signal pour déterminer combien de temps un grain de sable particulier a été enterré. Avec un nouveau, caméra très sensible, ils peuvent photographier ces signaux avec une précision extrême. En réalité, ils essaient même de déterminer d'où vient le grain de sable et comment il s'est propagé au fond de l'océan.
Un grain de sable enfoui accumule un signal de luminescence en raison de la présence d'une faible dose de rayonnement radioactif naturel. Quand la lumière de l'extérieur frappe le grain de sable, le signal de luminescence est libéré. C'est pourquoi il est très important qu'aucune lumière n'atteigne l'échantillon avant qu'il ne puisse être examiné au Centre néerlandais de datation par luminescence (NCL).
Chambre noire pour grains de sable de la mer des Wadden
Ce laboratoire ressemble un peu à une chambre noire. Cependant, au lieu de traiter des photos, les scientifiques analysent des grains de sable. Dans le laboratoire, le grain de sable enfoui est exposé à la lumière pour la première fois. C'est alors que le signal de luminescence est libéré. En mesurant la quantité de lumière libérée, les scientifiques peuvent estimer quand le grain de sable a été enterré.
Cela donne des informations sur l'âge d'un terrassement, mais Ph.D. L'étudiante Anna-Maartje de Boer utilise cette technique pour en savoir plus sur la répartition de la reconstitution du sable dans la mer des Wadden. « En 2018, 5 millions de mètres cubes de sable ont été livrés au delta de marée entre les îles Wadden de Terschelling et Ameland dans le cadre d'un programme plus vaste de reconstitution du sable pour protéger le littoral. Nous utilisons des techniques de luminescence en conjonction avec des modèles pour cartographier la distribution de la reconstitution et comprendre ses effets physiques et écologiques sur l'écosystème côtier. Nous travaillons en collaboration avec l'Université de technologie de Delft et le NIOZ à ce sujet."
La nouvelle caméra (EMCCD) et le PMT conventionnel sont tous deux connectés à un seul lecteur. Crédit :Université de Wageningen
Caméra ultra-sensible
En collaboration avec l'équipe de recherche TRAILS, De Boer a prélevé des échantillons de sédiments à divers endroits dans la mer des Wadden. De retour au laboratoire, une caméra très sensible prend des photos des photons (particules lumineuses) qu'un grain de sable émet lorsqu'il est exposé à la lumière dans des conditions contrôlées. Les signaux de luminescence du sable de reconstitution et du sable local de la mer des Wadden sont comparés et devraient différer, car les grains de sable portent une histoire de sédimentation différente. L'identification des grains de reconstitution dans un morceau de sable de la mer des Wadden est la base du traçage par luminescence.
La caméra utilisée pour analyser les grains de sable a été achetée spécialement pour ce projet. La méthode conventionnelle stimule grain par grain et mesure avec un PMT (Photon Multiplier Tube), compter le nombre de photons (particules lumineuses) libérés, tandis que la caméra crée des images de la lumière émise par jusqu'à 100 grains de sable par disque de mesure. Un logiciel analyse ces images et en tire une valeur spécifique. Cela permet aux scientifiques de déterminer plus rapidement et plus précisément quand un grain de sable a été exposé pour la dernière fois à la lumière et surtout de quelle population il provient.
Le traçage du réapprovisionnement en sable n'est donc pas le seul objectif de ce projet. "Nous travaillons constamment à développer davantage la méthode et les techniques derrière la luminescence. La nouvelle caméra nous donne également la possibilité d'étudier les signaux de thermoluminescence par grain de sable; ce signal de luminescence n'est pas réinitialisé par la lumière, mais par la température."
