Палеонтологи часто можуть визначити, якою була істота та де вона мешкала, але не завжди можуть точно сказати, коли саме. Багато шарів із багатими скам’янілостями по всьому світу датовані лише приблизно, оскільки в них відсутні чіткі часові мітки, які забезпечують сусідні вулканічні товщі.
Без точних дат важко зіставляти екосистеми на різних континентах, відстежувати еволюційні сплески або перевіряти, чи збігалися масові вимирання та кліматичні зміни. Іноді виручають мінерали, такі як циркон або апатит, але вони трапляються не завжди, а спроби прямо датувати кістки чи зуби мають нестабільну ефективність.
Яєчна шкаралупа динозаврів як «годинник часу»
Команда під керівництвом Райана Такера зі Стелленбоського університету запропонувала новий підхід: скам’янілі яєчні шкаралупи динозаврів можуть зберігати власний внутрішній годинник. Дослідники використали метод уран-свинцевого (U–Pb) датування, один із «золотих стандартів» геології, у поєднанні з високоточним елементним картографуванням для визначення слідів урану та свинцю, закарбованих у кальциті шкаралупи.
Ці ізотопи поводяться як вбудований пісочний годинник: уран розпадається на свинець із відомою швидкістю, що дозволяє обчислити, скільки часу минуло від моменту поховання шкаралупи та її ізоляції від поверхні.
«Кальцит шкаралупи надзвичайно універсальний, — зазначив Такер. — Він дає нам новий спосіб датування скам’янілих місцезнаходжень, де відсутні вулканічні шари — проблема, яка обмежувала палеонтологію протягом десятиліть».
Підтвердження на практиці
Щоб перевірити метод, команда проаналізувала яйця динозаврів із двох різних регіонів мезозойської карти: Юта (США) та легендарна Гобі (Монголія). У обох випадках U–Pb дати шкаралупи відповідали незалежним датам вулканічного попелу з точністю приблизно до 5%.
У Монголії вчені пішли далі, точно прив’язавши місце гніздування до приблизно 75 мільйонів років тому — уперше датування проводилось безпосередньо за скам’янілостями. Така точність дозволяє не лише впорядкувати хронологію, а й закріпити поведінку динозаврів, зафіксовану на цих місцях, наприклад, гніздування, виведення пташенят, у конкретний геологічний момент. Це необхідний контекст для тестування еволюційних та екологічних гіпотез.
Хімія яєчної шкаралупи
Шкаралупа складається переважно з кальциту — мінералу кальцій карбонату, який за сприятливих умов може включати сліди урану у свою кристалічну решітку під час формування. Протягом геологічного часу частина урану розпадається на свинець із надзвичайно добре відомою швидкістю.
Картографуючи розташування урану та свинцю та вимірюючи їх співвідношення, вчені можуть визначити вік шкаралупи. Елементне картографування критично важливе: воно дозволяє уникати змінених зон, фокусуватися на первісному кальциті та виключати ділянки, куди пізніше могли проникати або зникати матеріали.
Міст між біологією та часом
Оскільки шкаралупи мають біологічне походження та широко поширені на місцях гніздування динозаврів, вони створюють природний зв’язок між історією життя та геохронологією. Це особливо важливо там, де вулканічні шари рідкісні або еродовані.
Також це дає змогу дослідникам будувати більш точні наративи про розмноження, ріст і використання середовища, а не лише робити висновки на основі віддалених шарів чи регіональних кореляцій.
Співавторка дослідження Ліндсей Занно, доцент наукових досліджень Північно-Каролінського державного університету та керівниця відділу палеонтології Північно-Каролінського музею природничих наук, зазначає:
«Пряме датування скам’янілостей — це мрія палеонтолога. Завдяки цій новій техніці ми можемо розкривати таємниці еволюції динозаврів, які раніше були неподоланними».
Перспективи подальших досліджень
З валідацією датування U–Pb за шкаралупою у порівнянні з високоточними вулканічними датами, багато класичних місць стають датованими — навіть тих, що десятиліттями уникали точного хронологічного визначення. Це включає розкидані гніздові ділянки, ізольовані яйцеві скупчення у червоних шарах або фоссильні горизонти без попелу. Кожне нове визначення віку уточнює регіональні хронології, пояснює міграційні та розселяльні історії та допомагає точніше перевіряти причинно-наслідкові зв’язки.
Мініатюрні мінеральні «сейфи часу»
Звісно, існують практичні обмеження. Не кожна шкаралупа зберігає уран у достатній кількості для датування, а діагенез — повільне хімічне перетворення протягом часу — може розмити сигнал.
Але етап елементного картографування дозволяє виявляти та обходити ці проблеми, фокусуючись на незміненому кальциті та відзначаючи ділянки, змінені пізнішими потоками рідин. Розглядаючи шкаралупи динозаврів як мініатюрні мінеральні «сейфи часу», Такер та колеги надали палеонтології універсальний новий хронометр.
Це винахідливе поєднання біології та ізотопної геохімії, що обіцяє уточнити хронології, які лежать в основі всього — від родинних дерев динозаврів до темпу розвитку давніх екосистем.
Дослідження опубліковане в журналі Communications: Earth and Environment.
