Bedøvelse 3D Rock-Billeder Afsløret I New Lab

{h1}

Et nyt stenslibningslaboratorium ved princeton tillader geologer at oprette 3d-modeller af fossiler og andre strukturer, der er cementeret inden for sten, der indtil nu har været umulige at se.

PRINCETON, N.J. - En geolog og en arkitekt, der står i et laboratorium, kan lyde som starten på en meget nerdy joke, men et par af disse fagfolk er samlet sammen for at revolutionere måden forskere studerer strukturer som fossiler i klipperne.

Geologer bruger en række teknikker til at analysere fossiler og andre funktioner fanget inde i Jordens stenlag. Den mest grundlæggende teknik, der går tilbage til det 19. århundrede, indebærer at skære lag af sten, tage billeder af hvert lag og derefter genskabe de fulde 3D-former ved at forbinde prikkerne mellem billeder. Men denne metode er kedelig og tilbøjelig til menneskelig fejl.

"Folk har gjort dette siden Darwin," sagde Adam Maloof, geolog ved Princeton University, der for nylig åbnede et rockbilledlaboratorium, der bringer denne teknik ind i det 21. århundrede. "Du kan finde meget gamle artikler fra 1870'erne, hvor folk skarede noget fem gange, og derefter tegnet det og sammensatte en model af det."

Forskere har siden udtænkt mere præcise metoder ved hjælp af elektroniske rockkværn og digitalkameraer, men indtil nu har teknikken ikke været automatiseret.

Revolutionerende redesign

Maloof har lavet sammen med arkitekter på Brooklyn-baserede Situ Studio for at designe en maskine, der automatisk lagrer lagene så tynde som 0,00025 centimeter - tyndere end et menneskehår - og tager automatisk billeder i høj opløsning undervejs.

Slibningsopsætningen ser lidt ud som en mini bilvask. På en automatiseret stålbus bevæger sig rocken først under miste knuder, der fjerner snavs. Dernæst går stenen frem og tilbage under et 1 cm tyndt (2,5 cm) diamantbelagt sliphjul med en strøm af vand, der strømmer for at reducere støv. Prøven forlader derefter slibemaskinen under en serie viskerblade og går ind i rampelyset for et automatiseret kamera, der snaps et skud ovenfra. Skytten vender derefter tilbage til startpositionen, hvor processen gentages. [Se billeder af lab og 3D-rock modeller]

Maloof bærer tåget beskyttelsesbriller, da han beskriver rummets specielle egenskaber: Dobbeltbjælkeblokke i væggene hjælper med at reducere forureningen udenfor, og et klimaanlæg opretholder en konstant stuetemperatur.

"Den største fejlkilde med en mølle som denne er udvidelsen og sammentrækningen af ​​stålet," sagde Maloof, mens maskinen mumlede højt bag ham, og alle lamper lukkede, medmindre en stråle glødede fra kameraområdet. "Hvis du har temperatursvingninger om natten, for eksempel vil stålet ændre størrelsen, og der vil være en fejl."

Selv det mindste skift kan medføre, at billederne misaligner og truer præcisionen i den digitale model.

Maskinen strømmer rundt om dagen og natten, og kan male gennem flere inches af rock inden for 24 timer. En moderne manuel opsætning ville tage op til to uger at dække det samme område, og det ville ikke være så præcist.

Gamle liv

Maloofs interesse for høj præcisionsslibning blev udløst i 2009, da han og hans kandidatstuderende opdagede, hvad de troede kunne være de tidligste beviser for fossiliseret dyreliv. I en 640 millioner år gammel rockformation i South Australia fandt teamet store pletter af små røde flager, der varierede i størrelse og form, og så ikke noget ud som den omgivende sten. Gruppen bragte prøver tilbage til Princeton, hvor de brugte to uger manuelt slibning og billeddannelse omkring en halv tomme (1,5 cm) prøve. [Billeder: Verdens mest berømte klipper]

Ved hjælp af Situ Studio oprettede gruppen en 3D-model af deres manuelle billeder og fandt hvad der syntes at være rester af gamle marine svampe. Holdet håber at bekræfte dette fund med deres forbedrede system.

"Det peger helt sikkert på mulighederne for tværfagligt arbejde", sagde Brad Samuels fra Situ Studio, som hjalp Maloof med at vælge den passende billeddannelses- og kodningssoftware, ligesom arkitekterne bruger til at planlægge bygninger. "De slags ting, de har brug for i form af værktøjer og arbejdsstrøm, er ting, vi har som et studie, vi beskæftiger os med at designe rum."

Olieboring og meteorit dissektion

En række samarbejdspartnere har allerede kontaktet Maloof om brugen af ​​laboratoriet, herunder geologer i olieindustrien, der ønsker at analysere potentiel boresten og geofysikere, der er interesserede i at dissekere meteoritter.

"Dette er et meget spændende instrument", siger Roger Fu, en geofysik kandidatstuderende hos MIT, som vil rejse til laboratoriet senere i sommer for at studere strukturer inden for meteoritter, der kunne hjælpe med at afsløre oplysninger om, hvordan solsystemet dannede sig. "Med mølle skal vi kunne få bedre 3D-kort over meteoritter end nogensinde før."

En downside af kværnen er, at den i sidste ende ødelægger prøven, sagde Fu. Nogle forskere undgår dette ved at bruge røntgenscanningsteknologi til at kigge inden for klipper, men røntgenbilleder blurer med dybden og skelner ikke mellem forskellige materialer af samme tæthed.

Skønheden i klipper

For nu er Maloof ved at udarbejde de sidste kinks af systemet ved hjælp af mindre værdifulde prøver. Resultaterne har hidtil produceret forbløffende smukke billeder af strukturer inde i klipper.

"Hvis du så på disse med en røntgen, så ville du absolut ikke se noget," sagde Maloof og pegede på et billede af sandkorn belagt i koncentriske lag calciumcarbonat.

De kompilerede billeder af denne sten afslører den fulde sfæriske form af hvert sandkorn for første gang siden de smeltede sammen for hundredvis af millioner af år siden.

Redaktørens note: Forfatteren arbejdede sammen med Maloofs forskningsgruppe i 2010 og 2011 som laboratorietekniker og hjalp med at samle nogle af de fossile sten fra Syd Australien. Hun var imidlertid ikke involveret i analysen af ​​klippen.

Følg Laura Poppick på Twitter. Følg WordsSideKick.com på Twitter, Facebook og Google+. Originalartikel på WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com