Atemberaubende 3D Rock Bilder in neuen Labor offenbart

PRINCETON, N.J. — Ein Geologe und Architekt stehen in einem Labor klingt wie des Start in ein sehr nerdy Witz, aber ein paar von diesen Profis beigetreten zusammen um zu revolutionieren Wissenschaftler erforschen Strukturen, wie Fossilien, in Felsen.

Geologen verwenden eine Vielzahl von Techniken, um Fossilien und andere Features, die in felsigen Erdschichten gefangen zu analysieren. Die grundlegendste Technik aus dem 19. Jahrhundert, umfasst Schneiden Weg Gesteinsschichten, die Bilder der einzelnen Schichten und dann neu die 3D Formen durch Verbinden der Punkte zwischen den Bildern. Aber diese Methode ist langwierig und fehleranfällig.

"Menschen dies seit Darwin getan haben", sagte Adam Maloof, Geowissenschaftler an der Princeton University, die kürzlich eine Rock-imaging-Labor eröffnet, die diese Technik in das 21. Jahrhundert bringt. "Sie finden sehr alte Artikel aus den 1870er Jahren, wo Menschen etwas fünfmal geschnitten und dann zog es und stellen zusammen ein Modell davon."

Forscher haben inzwischen genauere Methoden mittels Elektronik-Rock-Schleifmaschinen und Digitalkameras entwickelt, aber bis jetzt ist nicht die Technik automatisiert.

Revolutionäre Umgestaltung

Maloof teamed oben mit Architekten in Brooklyn lebende Situ Studio, um eine Maschine zu entwickeln, die automatisch Schichten so dünn wie 0,00025 Zentimeter mahlt – dünner als ein menschliches Haar – und nimmt automatisch Bilder mit hoher Auflösung auf dem Weg.

Das schleifende Setup sieht ein bisschen wie ein Mini-Auto-Waschanlagen. Auf eine automatisierte Stahl Shuttle fährt das Gestein zunächst unter beschlagen Knötchen, die entfernt Schmutz zu reinigen. Als nächstes wird die Felsen geht hin und her unter einer 1-Zoll-dicken (2,5 cm) Diamanten besetzte Schleifscheibe, mit einem Strom des Wassers um Staub zu reduzieren. Die Probe dann beendet das Mahlwerk unter einer Reihe von Wischerblätter und tritt in das Rampenlicht einer automatischen Kamera, die einen Schuss von oben schnappt. Das Shuttle kehrt das Gestein zur Startposition, wo der Vorgang wiederholt. [Siehe Fotos der Lab und 3D Modelle Rock]

Maloof Nebel bedeckt Schutzbrille trägt, wie er die Besonderheiten des Raumes beschreibt: doppelbreite Schlackensteine in den Wänden reduzieren Lärmbelästigung außerhalb, und eine Klima-Steuerung behält eine konstante Raumtemperatur.

"Die wichtigste Quelle für Fehler mit einem Schleifer wie folgt die Expansion und Kontraktion des Stahls" Maloof, sagte, mit der Maschine summt laut hinter ihm, und alle Lichter ausgeschaltet, außer einem Balken leuchten aus dem Kamera-Bereich. "Wenn Sie Temperaturschwankungen in der Nacht haben, beispielsweise Stahl ändert Größe und werden ein Fehler."

Selbst die geringste Verschiebung kann dazu führen, dass Bilder dejustiert und gefährden die Genauigkeit des digitalen Modells.

Die Maschine summt entlang Tag und Nacht und kann innerhalb von 24 Stunden durch mehrere Zoll Rock Schleifen. Eine moderne manuelle Einstellung dauert bis zu zwei Wochen in das gleiche Gebiet abdecken, und wäre nicht so genau.

Alten Leben

Maloof Interesse an hochpräzisen Schleifen war im Jahr 2009 geweckt als er und seine Studenten entdeckt was sie dachten, die frühesten Zeugnisse des versteinerten tierischen Lebens sein könnte. In 640 Millionen Jahre alten Felsformationen in Südaustralien fand das Team große Flecken von kleinen roten Flocken, die in Größe und Form variiert, und sah nichts, wie das umgebende Gestein. Die Gruppe brachte Proben zurück nach Princeton, wo sie zwei Wochen manuell Schleifen und imaging-etwa einen halben Zoll (1,5 cm) Probe verbrachten. [Fotos: der weltweit berühmtesten Felsen]

Mit der Hilfe von Situ Studio die Gruppe erstellt ein 3D-Modell ihrer manuellen Bilder und gefunden, was zu Reste der alten marine Schwämme zu sein schien. Das Team hofft, diese Erkenntnis mit dem verbesserten System zu bestätigen.

"Auf jeden Fall auf die Potenziale der interdisziplinären Arbeit zeigt", sagte Brad Samuels von Situ Studio, geholfen Maloof wählen Sie die entsprechende Bildgebung und Codierung von Software, ähnlich wie was Architekten verwenden, um Gebäude zu planen. "Die Art von Dingen, die sie in Bezug auf Werkzeuge und Arbeitsabläufe erforderlich sind Dinge, die wir als Studio, die wir in den Räumen der Gestaltung einsetzen."

Öl-Bohr- und Meteoriten Dissektion

Eine Reihe von Mitarbeiter haben bereits Maloof kontaktiert, über die Verwendung von Lab, einschließlich Geologen in der Ölindustrie potenzielle Bohren Rock und Geophysiker interessiert sezieren Meteoriten analysieren wollen.

"Dies ist ein sehr spannendes Instrument", sagte Roger Fu, ein Geophysik Student am MIT, die später in diesem Sommer ins Labor Reisen werden Strukturen in Meteoriten zu studieren, die helfen könnten Aufschluss darüber, wie das Sonnensystem gebildet. "Mit der Schleifmaschine, sollten wir bessere 3D-Karten von Meteoriten als je zuvor erhalten werden."

Ein Nachteil des Gerätes ist, dass es letztlich die Probe zerstört, sagte Fu. Einige Forscher dies vermeiden, indem mittels Röntgen-Scan-Technologie, innen Felsen peer, aber Röntgenstrahlen verwischen mit Tiefe und unterscheiden nicht zwischen den verschiedenen Materialien die gleiche Dichte.

Die Schönheit der Felsen

Im Moment arbeitet Maloof, die endgültige Knicke des Systems mit weniger wertvollen Proben. Die Ergebnisse haben bisher produziert atemberaubend schöne Bilder von Strukturen im Inneren der Felsen.

"Wenn Sie diese mit einer Röntgenaufnahme sah, würde Sie absolut nichts sehen," sagte Maloof und zeigte auf ein Bild der Sandkörner in konzentrischen Schichten von Calciumcarbonat beschichtet.

Die kompilierte Bilder von diesem Felsen zeigt vollsphärische Form jedes Sandkorn zum ersten Mal, da sie Hunderte von Millionen Jahren verschmelzen.

Anmerkung der Redaktion: Der Autor arbeitete mit Maloofs Forschungsgruppe in 2010 und 2011 als eine Laborantin und half, einige der fossilen Felsen von South Australia zu sammeln. Sie war nicht, jedoch in der Analyse des Felsens.

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