Jeologlar Dünya tarihinin temellerini bildiklerini düşünüyorlar. Sıvı su gezegende 4 milyar yıldır akıyor . Atmosferde ilk önce yaklaşık 2.3 milyar yıl önce toplanan küçük miktarlarda oksijen . Ve gezegen 700 milyon yıl önce tamamen donmasını, iklimsel kargaşa birçok dönemler geçti kaybedildi deniz canlılarının bu% 80’den fazla önce öylesine hızla 250 milyon yıl kadar ısınma için . Daha çok iniş ve çıkışlar oldu.
Bu hikaye antik kayalardan güreşmiş veriler kullanılarak yeniden inşa edilebilir. Ancak jeologlar daha fazla öğrendikçe, gezegenimizin hikayesi daha net olmaktan çok çamurlaşıyor. Son yirmi yılda yaşamın, ortamların ve geçmiş uzun vadeli iklimin evrimi de dahil olmak üzere, erken Dünya’nın kimyasal kaydının birçok yönüyle ilgili tartışmalar başladı (bkz. ‘Çekişmeli zaman çizelgesi’).
Örneğin, karbonat kayalarda karbon-izotop oranlarındaki varyasyonlar geleneksel volkanizma veya oksijen patlama büyük bölümleri de dahil olmak üzere, ciddi küresel çevresel değişiklikler kayıt olarak yorumlanmıştır . Buna karşılık, bazı araştırmacılar aynı kayıtların zaman içinde yerel çevresel süreçler tarafından değiştirildiğini ve Dünya’nın antik tarihi 7 hakkında bilgi sağlamadığını ileri sürmektedir . Bu tartışma, yalnızca karbon-izotop sonuçlarını üretmek için kullanılan aynı örneklere çeşitli jeolojik ve kimyasal araçlar uygulanarak çözülebilir .
Son on yıl içinde daha iyi araçlar ve daha büyük veritabanları kullanarak soruları cevaplama girişimleri yalnızca anlaşmazlıkları artırmıştır. Daha da kötüsü, kaya örnekleri arşivlenmez veya paylaşılmaz. Araştırmacılar tarafından örneklerin erişilebilir, küratörlü kurumsal arşivler veya müzeler yerine özel koleksiyonlarda tutulması yaygındır. Bu bir sorundur, çünkü farklı jeobilim ekipleri yayınlanan sonuçların sağlam olup olmadığını ve çoğaltılabileceğini test etmek için birbirlerinin çalışmalarını kontrol edemezler.
Araştırmacılar, müzeler, fon sağlayıcılar, bilimsel topluluklar ve dergiler, jeokimyasal verilerin üretildiği ve yayınlandığı tüm tortu ve tortul kaya örneklerinin küratörlüğünü, arşivlenmesini ve araştırma topluluğu üyelerine sunulmasını sağlamaya çağırıyoruz.
Kaynak: N. Planavsky ve ark .
Tekrarlanabilirlik krizi
Jeolojik kayıtlar karmaşıktır ve yorumlanması zordur. En yaygın olarak aşağıdaki dört nedenden ötürü, çelişkili sonuçlara ulaşmak kolaydır.
Proxy ve arşivler.Sıcaklık gibi geçmiş koşulları çıkarmak için çeşitli jeokimyasal yöntemler kullanılabilir. Farklı tortul kayaç türlerine uygulanan aynı yöntem tutarsızlıklara yol açabilir. Örneğin, kimyasal çökeltilerde (çört, karbonat veya apatit gibi) ağır / hafif oksijen izotoplarının oranı, bu minerallerin oluştuğu deniz suyu sıcaklıklarını izler. Ancak aynı kaya parçasında bile, yeniden yapılandırılan sıcaklıklar, fosil veya tüm kaya örneğinin toplu bir agregasında ölçülmelerine bağlı olarak farklı olabilir. Çünkü kayalar, bir kayanın uzun jeolojik tarihinin farklı aşamalarında oluşmuş olabilecek farklı minerallerin kombinasyonlarıdır. Geçmiş iklimleri anlamanın sonuçları dramatik olabilir. Örneğin, 250 milyon yıl önce ‘Büyük Ölüm’ sırasında aşırı sıcak aralığının deniz canlılarını öldürüp öldürmediği hala belli değil. Sülfit toksisitesi, okyanus asitlenmesi ve karbondioksit zehirlenmesi de şu anda organizmaları öldürmek için olası mekanizmalar olarak önerilmiştir..
Benzer şekilde, oksijen seviyelerinin hayvanların ortaya çıkışını yaklaşık 4 milyar yıl boyunca – ya da Dünya tarihinin çoğunu geciktirecek kadar düşük olup olmadığı sorusu, Charles Darwin’in karmaşık yaşamın fosil kaydında neden bu kadar geç ortaya çıktığı konusundaki ikilemini ele alıyor. kayalar incelenir ve hangi analitik yöntemler kullanılır 8 . Örneğin, tortul kayaçlardaki ( 9) gaz kabarcıklarının analizi , Dünya yüzeyindeki atmosferik oksijen seviyelerinin, 2.6 milyar yıl önce hayvanları destekleyecek kadar yüksek olacağını göstermiştir. Ancak, bu, atmosferik oksijen konsantrasyonlarının şu anda kaybolan derecede düşük olduğunu gösteren zorlayıcı bir kanıt gövdesi ile çatışıyor . Farklı ekipler aynı numuneler üzerinde çalışamadığında, bu tür vekillerin iyileştirilmesi son derece zordur.
Coğrafi ve zamansal değişim. Aynı araştırma sorusunu ele almak için kullanılan kaya örnekleri genellikle kayaların çeşitli zamanlarda ve çok farklı ortamlarda biriktiği farklı yerlerden toplanır. Bu tamamen farklı cevaplarla sonuçlanabilir. Örneğin, tortulardaki cıva zenginleştirmeleri volkanik aktivitenin büyük ataklarının ve kitlesel yok olma olaylarına 12 bağlarının izleyicisi olarak kullanılır . Bununla birlikte, cıva zenginlikleri ayrıca yangınlardan veya tortul organik madde tarafından ağır metal alımına yol açan yerel birikim koşullarından da kaynaklanabilir 1. Ayrıca, çeşitli coğrafi ayarlar su derinliği, çözünmüş oksijen konsantrasyonları, tortu birikme hızı ve yanardağların kendilerinin tipi ve yeri gibi yönlere bağlı olarak farklı cıva zenginleştirmelerini kaydedebilir. Bütün bunlar volkanizma ve yok olma olayları arasında sahte korelasyonlara yol açabilir. Dünya sistemindeki küresel değişikliklerin sinyallerini zaman içinde yalnızca bildirilen jeokimyasal veri setlerini kullanarak yerel çevresel değişkenlikten ayırmak zordur.
Analitik tekrarlanabilirlik. Kayaçlar bozulmadan korunsa bile deneylerin tekrarlanması zor olabilir. Ölçümler, bileşimleri uluslararası olarak geçerli olan jeokimyasal standart malzemelere göre rutin olarak kontrol edilir. Yine de analiz sırasında her zaman hata olasılığı vardır. Bunlar, numune hazırlamadaki (kaya kırma tekniklerinde veya bir numune hazırlamak için kullanılan asit tipindeki) ve enstrümantasyondaki (makine tipi, ayarlama) laboratuvar koşullarındaki değişikliklerden farklı olabilir. Örneğin, deniz karbonatlar bor-izotop ölçümleri, atmosferik CO yeniden oluşturmak için kullanılan temel araçlardan biridir 2 seviyeleri 14 . Bu tür ölçümler yapmak için çeşitli yaklaşımlar CO 2’ye yol açabilirmilyonda 400 parçadan fazla farklı tahminler – kabaca bugün atmosferde bulunan toplam CO 2 konsantrasyonuna eşdeğerdir .
Kontaminasyon ve değişim. Çökeltiler kaya haline geldikçe, nerede ve nasıl oluştuklarının jeokimyasal sinyallerini değiştirebilecek birçok sürece maruz kalırlar. Deniz tabanlarına veya göl tabanlarına serilen çökeltiler, örneğin eriyik suyla yıkanırsa, su seviyesinde veya tuzlulukta değişiklikler yaşayabilir. Hidrotermal süreçler ve derinlikteki ısı kayadaki kimyasallara sızabilir ve mineral bileşimini değiştirebilir.
Yüzeyin yakınında toplanan kayalar, yeraltı suyu veya göbek delmek için kullanılan yağ gibi diğer kirleticilerle değiştirilebilir. Örneğin, 2.7 milyar yıl önce fotosentetik mikroorganizmalara öncülük ederek oksijen üretiminin kanıtı olduğu düşünülen kayalardaki organik kalıntılar artık, kayaları yerden delmek için kullanılan modern petrol ürünlerinden muhtemel kontaminasyon olarak kabul edilmektedir . Benzer şekilde, eski kayaların kimyasal bileşiminin 3 milyar yıl öncesine kadar uzanan mikrobiyal oksijen üretimini kaydedip kaydetmediği veya bu kayaların son yeraltı suyu 17 ile temas yoluyla tehlikeye girip girmediği konusunda tartışmalar sürmektedir .
İngiltere’de Belfast, Kuzey İrlanda Jeolojik Araştırma Kaya çekirdek örnekleri. Kredi bilgileri: Stephen Barnes / Science / Alamy
Değerli ödüller
Örneklere erişme ve yeniden ölçüm yapma yeteneği olmadan, sonuçlardaki ve görünümlerdeki eşitsizliklerin Dünya tarihindeki karmaşıklıktan, farklı düzeylerde değişikliklere sahip kaya örneklemesinden veya analitik sorunlardan kaynaklanıp kaynaklanmadığını anlamak zor olabilir. Yine de örnek arşivleme, inorganik veya organik jeokimyasal çalışmalar veya bazı paleoklimat çalışmaları için standart protokolün bir parçası değildir (örneğin depolanan okyanus sondaj çekirdeği veya buz çekirdeği örnekleri dışında).
Bu durum neden ortaya çıktı? Birçok bilim adamı, toplamakta zorlandıkları örnekleri paylaşmak konusunda isteksizdir. Sonuçta, yüzeyler ve sondaj programlarında saha çalışması ile ilişkili yüksek maliyetler vardır. Araştırma grupları, tek bir örnek seti üzerinde birden fazla jeokimyasal çalışma yapmak isteyebilir ve bu zaman alır. Geleneksel olmayan izotop sistemleri kullanan büyük jeokimyasal çalışmalar bir veri kümesi ayıklamak için birkaç yıl sürebilir .
Örnekleri arşivlemenin önündeki diğer engeller arasında, arşivlemeye nasıl kaynak sağlanacağı, örneklerin nerede saklanacağı ve nasıl yönetileceği yer alır. Açıkçası, hiçbir müze tüm jeolojik ve jeokimyasal örnekleri tutamaz. Müzelerin bu tür koleksiyonlar için personel, alan ve fonları artırması gerekecektir.
Diğer alanlardaki materyalleri arşivleme girişimleri model olarak kullanılabilir. Bunlar arasında, dondurulmuş doku depoları için paylaşılan bir veri protokolü olan Global Genome Initiative (bkz. Go.nature.com/3f4erur ) ve biyolojik dijital veriler için Entegre Sayısallaştırılmış Biyoik toplama projesi bulunmaktadır. Benzersiz tanımlayıcılar atamak ve koleksiyonlar arası kayıtları tutmak için , bu örnek arşivlerin küresel veri tabanlarına ve Uluslararası Coğrafi Örnek Numarası (IGSN) gibi girişimlere dayanan aksesuar bilgilerine de ihtiyaç duyulacaktır.
Bazı Yerbilim alanları halihazırda halka açık müzelere örnek vermektedir. Örneğin, paleontologların bilimsel yayınlarda resmi olarak açıklanan numuneler için 150 yılı aşkın süredir bunu yapmaları gerekmektedir. Aynı şekilde, müzeler fosil, göktaşı ve biyolojik örneklerin tip örneklerini tutarlar. İyi finanse edilen sondaj projelerinin ayrıca sıkı arşivleme politikaları ve Uluslararası Okyanus Keşif Programı için olduğu gibi iyi seçilmiş çekirdek kütüphaneleri vardır (bkz. Go.nature.com/2xoumhh ).
FAIR veri girişimi veri arşivleme konusunda katı kurallar sunar ve Bilim ve Doğa da dahil olmak üzere Dünya ve çevre bilimleri araştırmalarını yayınlayan birçok dergi tarafından kabul edilmiştir (bkz. Go.nature.com/2wv2jxd ). Bu girişimin önerilen en iyi uygulamaları zaten örnek arşivlemeyi içermesine rağmen, bu henüz yayın için resmi bir gereklilik olarak tam olarak uygulanmamıştır.
Fikir birliği
Araştırmacılar, doğal tarih müzeleri, dergi editörleri, bilimsel topluluklar ve fon ajansları birlikte standart arşiv politikaları geliştirmeli ve uygulamalıdır. Aşağıdaki adımların atılmasını öneririz.
Jeokimyasal araştırmacılar örneklerini müzelere rutin olarak göndermelidir. Satın almayı teşvik etmek için, jeokimyasal verilerin yayınlandığı her bir örneklem kümesi üzerinde diğer araştırma gruplarının yeni çalışmalarını ertelemek için bir ambargo dönemi öneriyoruz. Jeokimyacılar ayrıca geleneksel koleksiyon tanımını genişletmek için müzelerle birlikte çalışarak yumruk boyutlu örneklerden kaya parçalarına, tozlara ve mineral taneciklere kadar bir dizi farklı malzeme içermelidir. Jeokimyacılar, araştırma izinleri altında toplanan jeokimyasal numuneler için arşivleme politikaları ve prosedürlerinin dahil edilmesini teşvik etmek için korunan toprakların koruyucuları ile birlikte çalışmalıdır.
Doğal tarih müzeleri, jeolojik örnekleri arşivleme ve küratörlük misyonunu genişletmelidir. Dijital veritabanlarına kaydedilebilen benzersiz tanımlayıcılar atamalıdırlar. Küratörler, bir numunenin ne kadarının geri çekileceğine karar vermelidir, çünkü jeokimyasal testler yıkıcıdır. Kaynakların sıkı olduğu yerlerde, müzelerin koleksiyonların mekansal, finansal ve bilimsel kapasitelerini değerlendirmeleri ve hangi örneklerin küratörlük için en önemli olduğunu belirlemeleri gerekecektir.
Bilimsel toplumlar, kabul edilebilir bir deposu neyin oluşturduğu sorusunu ele almalıdır. Örneğin, Meteoritical Society Meteorite Nomenklatür Komitesi bunu yapar. Washington DC’deki Jeokimya Derneği ve Aubière, Fransa’daki Avrupa Jeokimya Derneği gibi bilimsel toplumlar uygun kurumları tavsiye etmeye başlamalıdır.
Son yıllarda, açık kılavuzlar – ve editoryal zorunluluklar – mevcut olduğunda veri arşivlemede hızlı değişikliklerin mümkün olduğunu göstermiştir. Bu nedenle, örneklerin arşivlenmesi ve veritabanı için benzersiz tanımlayıcıların yayınlanması için zorunlu olarak atanmasını talep ederek dergilerin FAIR veri girişimini desteklemede daha ileri gitmelerini istiyoruz.
Birçok bilimsel dergi, bir denetim listesi kullanarak veri arşivlemeyi düzenler. Bu uygulamanın örnek arşivleme için uygulanmasını ve her bir belgeye havuz tarafından verilen örnek tanımlayıcıların (ve IGSN gibi kurumlar arası veritabanı çabaları tarafından atanan benzersiz tanımlayıcıların) dahil edilmesini öneririz. Bir alandaki tüm büyük değişikliklerin geliştirilmesi zaman alır ve editoryal düzeydeki değişiklikler onları sürüklemeye yardımcı olabilir. Dergiler, örnek yerleştirme talepleri reddedildiğinde başlangıçta arşivleme görevinde istisnalar yapıldığı sürece bu politikaları nispeten kısa bir zaman aralığında uygulayabilir.
Fon sağlayan kurumlar, araştırmacıların hibe tekliflerinin örnek arşivleme prosedürlerini içermesini ve bütçelerin iyileştirme ücretlerini içermesini istemelidir. Eleştirmenler arşivlemenin diğer bilimsel çabalar için mevcut parayı azaltacağını iddia edebilir. Görüşümüze göre, örnek bir gözetim planı, veri arşivleme, yayınlama ücretleri veya araştırma iş akışının diğer temel bileşenlerini destekleyen kurumsal genel masraflar için bütçe kalemlerine eşdeğer olarak görülmelidir.
Evrensel ücretler koyulmamasını önemle tavsiye ederiz. Numuneler, kilogram ölçekli numunelerden ayrılmış minerallerin mikrogramlarına kadar doğası ve boyutu bakımından büyük farklılıklar gösterecektir. Dolayısıyla müzelerin maliyeti de kurumsal kaynaklara ve uzmanlığa bağlı olacaktır. Bununla birlikte, fon ajansları ve araştırmacılarla çalışan müzelerin ücretlerin kendi kendini düzenleyebileceğinden emin olacağız.
Paleontolojik örneklerin koleksiyonları, ihtiyaç duyulan uygulamalar için bir analog sağlar. Ayrıca büyük ölçekli arşivlemenin mümkün olduğunu da gösterirler. Örneğin Connecticut, New Haven’daki Yale Peabody Doğa Tarihi Müzesi’nin Omurgasız Paleontoloji Bölümü, yaklaşık 4.5 milyon numune almaktadır ve yılda ortalama 2.000’den fazla numune almaktadır. Küratöryel araştırmacılarının yanı sıra, bölüm, biri yeni satın alımları idare eden iki tam zamanlı personel tarafından destekleniyor.
Her yıl yaklaşık 200.000 yeni tortul jeokimyasal örneğin analiz edildiğini tahmin ediyoruz. Bu nedenle, iyileştirme ücretlerinin – mütevazı olanları bile – araştırma hibe tekliflerinin bütçelerine dahil edilmesi gerektiğini tekrarlıyoruz. Alanın mevcut kullanılabilirliği ve müzelerin münferit desteğinden bağımsız olarak, tortul jeokimyasal örneklerin arşivlenmesi talebini karşılamak için ekstra fonlara ihtiyaç duyulacaktır.
Sunduğumuz yönergelerin topluluk ve kurumlar tarafından tartışılması ve gözden geçirilmesi gerekecektir. Bununla birlikte, tüm en iyi uygulamalar, bilimsel verilerin bilimsel örneklerden ayrılmamasını sağlamak için ortak bir taahhüde dayanmalıdır.
Kaynak: Nature 581 , 137-139 (2020)
