Tunguska.Ru
Добро пожаловать, %1$s. Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь.
29 Сентябрь 2020, 16:37:09

:    
*
+  Tunguska.Ru
|-+  Архивные материалы
| |-+  Конференция Тунгуска-2003 (Модераторы: vitrom, obat)
| | |-+  Доклад Дорошина И.К. (КСЭ, Томск)
0 и 2 Гостей просматривают эту тему. « предыдущая тема следующая тема »
: [1]
: Доклад Дорошина И.К. (КСЭ, Томск)  ( 9451 )
vitrom
Moderator
Tunguska.Ru
*****

Карма: Каждому свой досуг +3/-0
Оффлайн Оффлайн

: 1265



« : 17 Март 2003, 02:19:13 »

ОБ  ИНТЕРПРЕТАЦИИ  ДАННЫХ  ПО  ИЗОТОПИИ  УГЛЕРОДА
В  ТОРФАХ  РАЙОНА  ПАДЕНИЯ  ТУНГУССКОГО  МЕТЕОРИТА
Дорошин И.К. (КСЭ, Томск, Россия)
Согласно данным работ [1-5, Колесников и др.] в торфах из района падения Тунгусского метеорита (ТМ) обнаружены изотопные смещения по 13С, трактуемые авторами как выпадение космического вещества.
Среди прочих сведений, в названных работах авторы приводят описание двух экспериментов по попытке выделения (идентификации) вещества, вызвавшего изотопный сдвиг. В одном эксперименте образец торфа обрабатывался кислотой, и после такой обработки авторами наблюдалось исчезновение изотопного смещения в торфе. Во втором эксперименте удалялись растворимые органические соединения из торфа, и это не оказало влияния на изотопный сдвиг в торфе. Суммируя эти экспериментальные данные можно утверждать, что углерод, ответственный за возникновение изотопного сдвига в торфе, не входит в состав клетчатки мха (был удален кислотой, не реагирующей с клетчаткой) и не входит в состав растворимых органических соединений мха (удаление растворимых соединений не изменило изотопного сдвига). Таким образом, углерод, вызвавший изотопный сдвиг, находится в составе соединений, легко реагирующих с кислотами, причем обработка кислотой обеспечивала удаление углерода из образца торфа. Реакция, отвечающая этим требованиям, легко узнаваема – это реакция солей угольной кислоты с кислотами. Углерод в такой реакции удаляется из образца в виде CO2.
Торфяная залежь подвергается минерализации путем подтопления вешними водами, содержащими почвенные соли, и путем диффузии почвенных солей по слою воды над поверхностью сезонной и вечной мерзлоты. Оценка массы солей, сорбированных торфом, может быть произведена по величине зольности образца торфа. На рис.1 приводятся зависимости отношения масс золы и органики от глубины, полученной по 24 колонкам торфа, отобранным в рамках работы по поиску мелкодисперсного вещества ТМ. Следует иметь в виду, что приведенные данные по зольности не учитывают частичное разложение карбонатов при отжиге и потерю первоначальной массы, так что приводимые ниже цифры массы карбонатов в торфе являются нижней оценкой.
Из графика хорошо видно, что отношение масс зола/органика изменяется примерно от 0,02 до 0,1 в верхних 20-30 см и от 0,02 до 0,2 в более глубоких слоях, а в одной колонке это отношение достигло даже величины 0,55. Видно также, что с глубины 25-30 см содержание золы практически во всех колонках увеличивается, в ряде случаев содержание золы в торфе после достижения максимальной величины заметно падает с глубиной.
Поскольку в работах [1-5, Колесников и др.] углерод извлекался из торфа путем сжигания последнего при температуре 900°С, то сорбированные торфом карбонаты должны были разложиться на окисел металла и CO2. Таким образом, высвобожденный углерод солей смешивался с углеродом сгоревшей клетчатки и в дальнейшем изотопному анализу подвергалась смесь, содержащая и углерод солей, и углерод клетчатки.
Оценим естественную вариацию b13CPDB, обусловленную содержанием сорбированных солей в торфе. Обозначим m1 и m2 – массы углерода торфа и солей соответственно, b1 и b2 – значения b13CPDB для торфа и солей соответственно, Δb - изотопное смещение в смеси относительно b1. Решая задачу определения величины b13CPDB в смеси торф+соли, получим:
Δb = ( b2 - b1) / (m1/m2 + 1)                   (1)
Обозначим  m = M * K (где M – масса компонента смеси, K – доля углерода в массе компонента) и примем для клетчатки K1 = 0,47 (по формуле клетчатки) а для золы K2 = 0,11 (по содержанию углерода в CaCO3 – основного компонента золы). Формула (1) перепишется в виде:
Δb = ( b2 - b1) / ((M1/M2) * 4,27 + 1)    (2)
Будем полагать, что b2 для почвенных солей примерно равно 0‰ (морские карбонаты осадочных пород района падения ТМ), а b1 торфа равно –28‰. Значения M1/M2 возьмем из графика 1. Подставив численные значения в (2), найдем, что вариация b13CPDB, обусловленная почвенными карбонатами в торфах, будет лежать в пределах от +0,13‰ до + 0,64‰  для верхних 30 см торфа и в пределах от +0,13‰ до +1,25‰ для более глубоких слоев, иногда достигая величины 3,19‰.
На рис.2 показаны величины b13CPDB для исследованных авторами работ [1-5, Колесников и др.] колонок. Хорошо видно, что как ход кривых b с глубиной, так и абсолютные значения b в исследованных колонках хорошо согласуются с данными по зольности торфа.
К сожалению, авторы работ [1-5, Колесников и др.] не приводят данных по зольности исследованных ими колонок торфа, поэтому можно лишь констатировать общую согласованность хода кривых зольности и величины изотопного сдвига и ограничиться тем выводом, что при интерпретации экспериментальных данных работ [1-5, Колесников и др.] необходимо учитывать влияние естественной минерализации на изотопный состав торфа. Естественные вариации b, обусловленные минерализацией торфа, накладываются на естественные вариации b, обусловленные изменением микроклимата, экологической катастрофой после падения ТМ и свойствами живого мха так, что диапазон возможных естественных вариаций должен быть еще более расширен. Учитывая все изложенное выше, можно сделать вывод, что пока нет оснований признавать обнаруженные изотопные сдвиги по углероду аномальными.
Для того чтобы установить причину возникновения изотопного сдвига в торфе достаточно провести один очевидный контрольный эксперимент, а именно: следует подвергнуть изотопному анализу углерод, выделенный из образца только путем воздействия кислотой. Если изотопный состав такого углерода даст значение b13CPDB около нуля и ниже, то причиной возникновения изотопного сдвига следует признать сорбирование торфом земных морских карбонатов. Если же значение b13CPDB будет от +51 до + 64, как указано в [5, Колесников и др.] или другое, нехарактерное для морских карбонатов значение, то причиной возникновения изотопного сдвига в торфе можно будет признать выпадение космического вещества.
Литература.
1.Колесников Е.М. Изотопные аномалии в Н и С из торфа с места падения Тунгусского метеорита // ДАН СССР. – 1982. - Т. 266, №4. - C. 993-995.
2.Колесников Е.М. Изотопные аномалии в торфе с места падения Тунгусского метеорита // Метеоритные исследования в Сибири. – Новосибирск: Наука, 1984. - С. 49-63.
3.Колесников Е.М., Бёттгер Т., Колесникова Н.В. Изотопный состав углерода и водорода в торфе с места взрыва Тунгусского Космического Тела // ДАН. - 1995. - Т. 343, №5. - С. 669-672.
4.Колесников Е.М., Бёттгер Т., Колесникова Н.В., Юнге Ф. Аномалии в изотопном составе углерода и азота торфов района взрыва Тунгусского Космического Тела 1908г. // ДАН. – 1996. - Т. 347, N3. - С. 378-382.
5.Колесников Е.М. и др. Следы кометного вещества в торфе с места падения Тунгусского космического тела. // Тунгусский вестник КСЭ, №11, 2000. с.27-35.
INTERPRETATION OF CARBON ISOTOPY DATA
IN PEAT OF THE TUNGUSKA METEORITE FALL AREA
Doroshin I.K. (KSE, Tomsk, Russia)
Based on papers by Kolesnikov et al. [1-5] isotopic shift was detected for 13C in the peat of the Tunguska Meteorite ™ fall area, which is interpreted by the authors as cosmic dust fall out.
Among other evidence called out in the above papers the authors describe two experiments conducted in the attempt to identify the matter causing the isotopic shift. In one of the experiments the peat sample was processed by acid after which the authors noted that the isotopic shift in the peat sample disappeared. In the second experiment they removed solvable organic compounds from peat, which had no impact on the isotopic shift in the peat. Summarizing these experiments one can conclude that the carbon that caused the isotopic shift in peat is not structural part of the peat cellulose (it was removed by acid that would not react with the cellulose) and is not part of solvable organic peat compounds (removal of solvable compounds did not affect the isotopic shift). Thus, carbon that caused isotopic shift must be a constituent part of the compounds that easily react with acids, and processing by acid is accountable for removal of carbon from the peat sample. The reaction that would meet these requirements is easily recognizable – it is the reaction of carbonic acid with acids. Carbon in this type of reactions is evolved in the form of CO2.
The peat bed is undergoing mineralization on the one hand when flooded by spring water that contains soil salts, and on the other hand through diffusion of the soil salts in the water layer above the season freezing and permafrost levels. The estimate of the mass quantity of such salts absorbed by peat can be performed based on the value of ash content in the peat sample. The graph in Fig.1 represents correlation of depth and the ratio of ash mass to that of organics (the data that was obtained from 24 peat samples taken from the area within the framework of the TM micro dispersed matter search). One should bare in mind that the data on ash content are not taking into consideration partial decomposition of carbonates during incineration of the organics of the sample; neither do they take into consideration the losses in the original mass; thus, the values of carbonates mass in peat listed below represent the lower bound of the estimate.
The graph clearly shows that the ash to organics mass ratio is changing approximately from 0,02 to 0,1 within the top 20-30 cm and from 0,02 to 0,2 in deeper layers, and for one peat column this ratio even reaches 0,55. One can also see an increase of the ash content beginning with the depth of 25-30 cm and deeper in practically all columns; and in a number of instances the ash content in peat after having reached a maximum value significantly drops with the depth.
Since carbon was extracted from the peat samples [1-5, Kolesnikov et al] by incineration of peat at temperatures of 900˚C, the carbonates absorbed by peat should have decomposed into the metal oxide and CO2. Thus, the released carbon of the salts was mixing with carbon of the burnt cellulose, and that way a mix that contained both carbon of the salts and the carbon of the cellulose was tested for isotopes.
To evaluate the natural variation of b13CPDB, caused by the content of salts absorbed by peat we shall designate m1 and m2 to the masses of carbon of peat and carbon of salts appropriately; b1 and b2 shall be values for b13CPDB in peat and salts correspondingly, and Δb shall be isotopic shift relative b1. To solve the problem of identifying the value of b13CPDB in the mix of peat + salts, we shall obtain the following formula:
Δb = ( b2 - b1) / (m1/m2 + 1)                   (1)
Denote m = M * K (where M is the mass of the mix, and K is the share of Carbon in the component mass); assign K1 = 0,47 for cellulose (as follows from the formula for cellulose), and for K2 = 0,11 for ash (based on the Carbon contents in CaCO3 ,  which is the main component of ash). Formula (1) will acquire the following form:
Δb = ( b2 - b1) / ((M1/M2) * 4,27 + 1)                (2)
Let’s presume that b2 for soil salts approximately equals 0‰ (marine carbonates of the TM fall area sediments), and b1 for peat equals 28‰. Values for the M1/M2 ratio shall be used from Fig. 1. By substituting designations in formula (2) by numerical values (2), we shall obtain the data for variation of b13CPDB, caused by soil carbonates in the peat, showing that it will be within the limits of +0,13‰ to + 0,64‰ for the top 30 см of peat, and within +0,13‰ to +1,25‰ for deeper layers; in certain instances it reaches the value of 3,19‰.
Fig.2 presents values of b13CPDB for the columns investigated by authors [1-5, Kolesnikov et al]. It is quite noticeable that both the values of b curve with the depth and absolute values of b for the investigated columns are well correlating with the data of the ash content of the peat.
Unfortunately the authors [1-5, Kolesnikov et al.] do not provide data on ash content of peat for the peat samples they studied; thus one can only establish the presence of a general tendency for conformity of the ash content curves and those of the isotopic shift, and limit ourselves to a conclusion, that for interpretation of the experimental data in the above indicated papers [1-5, Kolesnikov et al.], it is necessary to take into consideration the impact of natural mineralization onto the isotopic composition of the peat. Natural variations of b, caused by mineralization of peat, are overlapping with those of natural variations of b, caused by microclimate changes, environmental consequences of the TM fall as well as properties of the live peat in such a way, that the range of possible natural variations should be further widened. Given the above stated, one can draw a conclusion that it is unjustified to acknowledge the discovered isotopic carbon shifts as abnormal as yet.
To establish the cause of the isotopic shift in the peat it is sufficient to conduct one obvious check test, namely, one should do an isotopic test for the carbon, which was released only by means of acid processing of peat samples. If the isotopic composition of such carbon will provide the value of b13CPDB around a zero or lower, then absorption of marine carbonates by peat will be accountable for such isotopic shift. If the value of b13CPDB will fall within the range of +51 to + 64, as indicated in [5, Kolesnikov et al.]; or if the value is different, not typical for marine carbonates, then the cosmic matter fall out can be acknowledged accountable for the isotopic shift.
References
1. Kolesnikov E. M. Isotopic anomalies of hydrogen and carbon in peat of the Tunguska meteorite fall area// Data of the USSR Academy of Sciences, 1982. - Vol. 266. Issue #4. Pp. 993-995.
2. Kolesnikov E. M. Isotopic anomalies in peat of the Tunguska meteorite fall area// Meteoritic Research in Siberia. – Novosibirsk: Science, 1984. Pp. 49-63.
3. Kolesnikov E. M., Boettger Т., Kolesnikova N. V. Isotopic composition of carbon and hydrogen in the peat of the Tunguska cosmic body explosion area// DAN, 1995. Vol. 343. Issue #5. Pp 669-672.
4. Kolesnikov E. M., Boettger Т., Kolesnikova N. V., Yunge F. Isotopic anomalies in peat carbon and nitrogen of Tunguska cosmic body explosion 1908г. // DAN, 1996. - Vol. 347. Issue # 3. Pp. 378-382.
5. Kolesnikov E. M. et al. Traces of the cometary matter in the peat of the Tunguska cosmic body fall site. //Tungussky Vestnik of KSE, Issue #11, 2000. pp. 27-35.

Приносим извинения за невозможность вставки 2-х рисунков. Vitrom.

Виталий Ромейко
Калмыков Петр
Tunguska.Ru
***

Карма: Каждому свой досуг +0/-0
Оффлайн Оффлайн

: 111


« #1 : 17 Март 2003, 20:41:43 »

А Дорошин-то, наверное, просеивал пробы через то сито, что мы с Дэном Барановым тащили!!! Весьма интересно ознакомиться с результатами работы, а вот о технологиях работы с пробами можно было и поподробнее...

Большой привет Игорь!

Best regards,
Петр.

Best regards,
Petr.
: [1]  
« предыдущая тема следующая тема »
:  

Powered by MySQL Powered by PHP SMF 2.0.15 | SMF © 2017, Simple Machines Valid XHTML 1.0! Valid CSS!
0.15185