science >> Wetenschap >  >> Natuur

Licht onthult de oorsprong van een zandkorrel

Een voorbeeld van verschillende korrels die licht uitstralen, vastgelegd in één beeld. De rode cirkel in het midden links toont een heldere zandkorrel die luminescentie uitstraalt; de andere cirkels zijn voor positionering. Credit:Wageningen Universiteit

Een zandkorrel die voor een langere tijd in grondwerken of op de bodem van de oceaan is begraven, een luminescentiesignaal accumuleren. Wetenschappers gebruiken dit signaal om te bepalen hoe lang een bepaalde zandkorrel is begraven. Met een nieuwe, zeer gevoelige camera, ze kunnen deze signalen zeer nauwkeurig fotograferen. In feite, ze proberen zelfs te bepalen waar de zandkorrel vandaan komt en hoe deze zich over de oceaanbodem heeft verspreid.

Een begraven zandkorrel bouwt een luminescentiesignaal op door de aanwezigheid van een lage dosis natuurlijk voorkomende radioactieve straling. Wanneer licht van buiten de zandkorrel raakt, het luminescentiesignaal wordt vrijgegeven. Daarom is het van groot belang dat er geen licht op het monster komt voordat het onderzocht kan worden bij het Nederlands Centrum voor Luminescentiedatering (NCL).

Donkere kamer voor zandkorrels uit de Waddenzee

Dit laboratorium lijkt een beetje op een donkere kamer. Echter, in plaats van foto's te verwerken, wetenschappers analyseren zandkorrels. In het laboratorium, de begraven zandkorrel wordt voor het eerst aan licht blootgesteld. Dat is wanneer het luminescentiesignaal wordt vrijgegeven. Door te meten hoeveel licht er vrijkomt, wetenschappers kunnen inschatten wanneer de zandkorrel werd begraven.

Dit geeft informatie over de ouderdom van een grondwerk, maar Ph.D. student Anna-Maartje de Boer gebruikt deze techniek om meer te weten te komen over de verspreiding van zandsuppleties in de Waddenzee. "In 2018, In de getijdendelta tussen de Waddeneilanden Terschelling en Ameland is 5 miljoen kubieke meter zand geleverd als onderdeel van een groter zandsuppletieprogramma om de kustlijn te beschermen. We gebruiken luminescentietechnieken in combinatie met modellen om de verspreiding van de suppletie in kaart te brengen en de fysieke en ecologische effecten ervan op het kustecosysteem te begrijpen. Hiervoor werken we samen met de TU Delft en het NIOZ."

Nieuwe camera (EMCCD) en de conventionele PMT, beide aangesloten op één lezer. Credit:Wageningen Universiteit

Zeer gevoelige camera

Samen met het onderzoeksteam TRAILS, De Boer heeft op verschillende plaatsen in de Waddenzee sedimentmonsters genomen. Terug in het laboratorium, een zeer gevoelige camera maakt foto's van de fotonen (lichtdeeltjes) die een zandkorrel afgeeft bij blootstelling aan licht onder gecontroleerde omstandigheden. De luminescentiesignalen van suppletiezand en lokaal zand uit de Waddenzee worden vergeleken en zouden moeten verschillen, zoals de zandkorrels een andere sedimentatiegeschiedenis dragen. De identificatie van suppletiekorrels in een brok zand uit de Waddenzee vormt de basis voor luminescentietracering.

Speciaal voor dit project is de camera aangeschaft voor het analyseren van zandkorrels. De conventionele methode stimuleert korrel voor korrel en meet met een PMT (Photon Multiplier Tube), het tellen van het aantal vrijgekomen fotonen (lichtdeeltjes), terwijl de camera beelden maakt van het licht dat wordt uitgestraald door maximaal 100 zandkorrels per meetschijf. Software analyseert deze beelden en haalt er een bepaalde waarde uit. Hierdoor kunnen wetenschappers sneller en nauwkeuriger bepalen wanneer een zandkorrel voor het laatst aan licht is blootgesteld en vooral van welke populatie deze afkomstig is.

Het opsporen van de zandsuppletie is dan ook niet het enige doel van dit project. “We zijn continu bezig om de methode en technieken achter luminescentie verder te ontwikkelen. De nieuwe camera geeft ons ook de mogelijkheid om thermoluminescentiesignalen per zandkorrel te bestuderen; dit luminescentiesignaal wordt niet gereset door licht, maar op temperatuur."