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지구의 신비 - 동위원소 지문의 신비
날짜:2025-12-19읽기 :0
동위원소 기술
동위원소 기술은 지구 화학 연구에서"탐정의 이기"로서 원소 동위원소로 구성된 미세한 차이를 추적하여 지구는 물론 태양계 진화의 신비를 밝혀낸다.
사이머페이는 일련의 완전한 동위원소 질량 스펙트럼류 기기를 가지고 있으며, 원소 주기율표의 거의 모든 원소의 동위원소를 측정할 수 있다.
(큰 그림을 보려면 클릭)
위의 그림에서 볼 수 있는 원소주기표에서 빨간색 점을 표시하는 이런 원소의 동위원소는 MC-ICPMS 질량 스펙트럼 (Neoma) 과 TIMS 질량 스펙트럼 (Triton 시리즈) 으로 측정할 수 있다;노란색 점을 표시하는 이러한 비금속 원소의 동위원소는 G-IRMS 질량 스펙트럼 (Delta Q, 253 Plus) 으로 측정할 수 있습니다.녹색 점은 타성 가스 원소를 나타내며 타성 가스 질량 분광기 (Helix MC) 로 동위원소를 측정 할 수 있습니다.
그렇다면 동위원소가 어떻게 지구의 암호를 해독했는지 함께 살펴보자.
1. 지구 나이의 수수께끼 풀기: 궁극의 시계
지구는 도대체 얼마나 늙었습니까?
초기 추산 방법 (예: 해수 염도, 지구 냉각 속도) 은 매우 부정확했다.
그리고 활용동위원소 우라늄-연정년법특히 지르콘 광물은 지구의 나이를 알 수 있다.
지르콘은 마그마에 형성되어 매우 단단하고 내구성이 있으며 후기 지질 작용의 개조에 저항할 수 있다.그것은 결정할 때 우라늄 원소를 격자에 잠그고 납을 배척한다.그래서 우리가 지르콘에서 측정한 모든 납은 우라늄 방사성 붕괴로 만들어졌다.
우라늄에는 두 개의 동위원소 (U-238 및 U-235) 가 각각 두 종류의 납 동위원소 (Pb-206 및 Pb-207) 로 쇠퇴합니다.이것은 마치 두 개의 독립된 손목시계가 있는 것과 같아서 서로 검사할 수 있고 결과가 더욱 믿을 만하다.
과학자들은 호주 잭산에서 지구상에서 가장 오래된 지르콘 결정체를 찾아 우라늄-납으로 해를 정해 44억 년에 이르는 나이를 측정했다.이것은 지구가 형성된 지 얼마 되지 않아 (약 1억 6천만 년 후) 대륙 지각이 이미 형성되기 시작했다는 것을 알려준다.현재 측정된 지구상의 운석의 나이는 약 45억345억7000만년으로 지구 자체의 추정연령(약 45억5000만년)에 매우 근접해 있다.
기기 소개:
다중 수신 감지 결합 플라즈마 스펙트럼(MC-ICPMS)은 원소 주기율표에서 최대 40가지 이상의 원소(Sr, Nd, Pb, Hf, U, Li, B, Mg, Ti, V, Cr, Fe, Ni, Cu, Zn 등)를 테스트할 수 있으며, 진행 가능한 동위 소정 년 체계는 U-Pb, Rb-Sr, Reb-Sr, Rem-Os, Nd, Zn 등) 등을 포함한다.
싸이머페이는 2020년 11월 2세대 네오마 MC-ICPMS를 전 세계에 출시했다.Neptune 시리즈 MC-ICPMS의 상술한 우세한 설계를 답습하는 것 외에 ICP 이온 소스 혁신, 검출기 플랫폼 확장, 새로운 품질 선별 기능이 있는 충돌 반응 풀, 전체 기기의 새로운 회로 설계, 선진적인 Qtegra 소프트웨어 조작 플랫폼 및 일련의 하드웨어, 소프트웨어 개선을 빌어 Neptune의 기초에서 기기 성능을 한층 더 향상시켰다.
Neoma MC-ICPMS는
2. 생명의 기원을 거슬러 올라가다: 대산화 사건의"지문"
지구 초기의 대기는 산소가 부족했는데, 그렇다면 산소는 언제부터 대량으로 나타나기 시작했습니까?
산소 출현 시간을 증명 할 수있는 중요한 지질 증거가 있습니다.황동위원소。
일반적으로 동위원소의 분류는 질량 차이와 관련이 있습니다 (질량 분류).그러나 자외선 작용으로 무산소 대기에서만 발생할 수 있는'비질량 분류'효과가 발생한다.
과학자들은 지금으로부터 약 24억년전의 오래된 암석에서 이런 이상한 류황동위원소신호가 갑자기 소실되였음을 발견하였는데 이는"대산화사건"의 결정적인 증거로 되였다. 당시 류조류세균은 광합성작용을 통해 대량의 산소를 산생하고 대기화학을 개변시켜 비질량분류의 발생을 막았기때문이다.
만약 우리가 직접 고산소의 함량을 측정하게 한다면 이는 거의 불가능하며 이와 관련되고 보존된"이상"동위원소신호의 소실을 통해 당시의 대기성분을 반추하는것은 수수께끼를 푸는 증거로 된다.
기기 소개:
사이머페이에는 모두 두 종류의 고전적인 기체 안정 동위원소 질량 분광기가 있다.하나는 클래식한 253 플러스, 하나는 최신 델타 Q 모델이다.두 가스 질량 분광기는 주로 C, N, H, O, S 등 다섯 가지 원소의 안정적인 동위원소를 대상으로 분석 테스트를 진행한다.
253 Plus IRMS는 10KV 전압을 장착하고 자장 편전 반경이 넓어 지질, 해양, 고기후 연구에 적합하다;델타 Q IRMS는 3KV 가속전압을 장착하고 자기장 편전 반경이 작아 식품, 환경, 생태 등 분야 연구에 적합하다.
이 밖에 두 기기는 EA(원소분석기), GC(가스크로마토그래프), LC(액상크로마토그래프), GB(온라인 가스균형장치) 등 서로 다른 주변기기와 연계해 고체, 가스, 휘발성 유기물을 포함한 다양한 샘플 유형의 단일 동위원소 테스트에 사용할 수 있다.
253 플러스 IRMS
델타 Q IRMS
3. 옛 기후 재건: 돌 속에 숨겨진 온도계
우리가 어떻게 상고시대의 해양온도를 알수 있을가 하는 생각을 해보았는가?
지구화학에는 아주 중요한 방법이 있다.산소동위원소 고온도계。
고대 해양생물 (예를 들어 유공충) 의 탄산칼슘 조개는 형성될 때 바닷물의 산소동위원소 정보를 기록한다.16O는 18O보다 가벼워 증발할 때 수증기에 더 쉽게 들어간다.기후가 차가워지고 얼음이 확대되면 대량의 16O가 얼음 속에 잠겨 바닷물에 18O가 상대적으로 풍부해진다.이와 동시에 생물은 비교적 차가운 물에서 조개를 형성할 때 18O를 그 탄산칼시움골격에 더 많이 흡수한다.심해 시추 암심에 있는 공충 화석의 18O/16O 비율을 측정함으로써 과학자들은 지구의 온도 일기를 읽는 것처럼 지난 수백만 년의 정확한 빙기-간빙기 기후 회전을 재건할 수 있다.
기기 소개:
사이머페이의 253 Plus 안정 동위원소 질량 분광기에 Kiel IV 고정밀 탄산염 분석 장치를 추가하는 것은 유공충과 같은 진귀한 화석 샘플을 만드는 강력한 도구이다.약 20µg의 탄산염 샘플만 있으면 델타 13C와 델타 18O의 분석 정밀도는 0.04 ‰ 와 0.08 ‰ 에 달할 수 있다.Kiel IV는 진공을 뽑는 온도 제어 반응실을 갖추고 있어 반응 온도를 정확하게 제어할 수 있다;새로운 마이크로 체적 상자는 미량의 탄산염 샘플에서 발생하는 CO2의 점착 흐름을 제거합니다.산 정량 밸브가 있는 두 개의 독립적인 반응 체계는 고통량 샘플 분석에 사용되며 고정밀 탄산염 샘플의 정확한 분석을 보장합니다.
253 Plus IRMS + Kiel IV 탄산염 장치
결어
이상의 지구과학의 사례는 동위원소기술이"자연시계"와"천연추적제"로서의 강대한 능력을 충분히 보여주었기에 우리는 암석, 화석 심지어 전반 행성이 남긴 은밀한 정보를 디코딩하여 지구의 과거에 관한 다채로운 이야기를 하나 또 하나 들려줄수 있다.
사이머페이는 세계 최고의 과학 기기 리더로서 전 세계의 모든 과학자와 연구자들에게 과학 연구의 도구를 제공하기 위해 노력하고 있으며, 앞으로 인류에게 더 많은 지구 수수께끼를 풀 수 있기를 기대한다.
(큰 그림을 보려면 클릭)