Нарвалы – очень интересные морские млекопитающие («морские единороги»), но о них мало что известно. Тем более, что они любят проводить много времени на большой глубине (до 1 километра.
Нарвалы возле Земли Франца-Иосифа. Фото: Пресс-служба ПАО «Газпром нефть», Википедия.
Спирально скрученный бивень нарвала — это зуб, а не рог. Зубы у них вообще интересные. Зубы растут непрерывно, и поверх них постепенно вырастают новые слои зубов, как кольца на дереве.
Если разрезать зуб (или бивень) на тонкие ломтики, можно увидеть распределение химических элементов внутри него.
Например, в распределении кальция нет ничего особенного и все выглядит очень равномерно. Зубы хорошо окаменелые, кариеса нет :)
распределение кальция в поперечном сечении зуба нарвала, ширина каркаса - около 8 мм
Но стронций интереснее:
Распределение стронция в поперечном срезе зуба нарвала.
Цвета здесь просто обозначают относительную концентрацию: темно-синий — это ноль, а желтый — максимум (это так называемая цветовая шкала «Виридис», о которой я расскажу в другом посте).
Прежде всего, причем здесь стронций? Как оказалось, основной минерал в зубах нарвала тот же, что и у человека: гидроксиапатит кальция Ca10(PO4)6(OH)2. У нас есть кальций, фосфор, кислород и водород, а где стронций?
Что ж, правда в том, что ничто в природе, включая кристаллы, не является чистым. Если во время формирования (роста) кристалла будет обнаружен атом или ион подходящего размера или химических свойств, он встанет на свое место. Это означает, что часть ОН-групп заменяется фтором (полезным для зубов, особенно эмали), а стронций заменяется кальцием. На самом деле это совершенно бесполезно. Стронций находится рядом с кальцием в нижней части таблицы Менделеева. Стронций имеет очень схожие с кальцием химические свойства, поэтому, когда стронций встречается практически во всех биологических процессах, он используется вместо кальция. Он встроен в зубы и кости. Особенно неприятно это, если кто-то проникнет на территорию, зараженную радиоактивным изотопом стронция-90. Как только стронций-90 попадает в организм, организм быстро интегрирует его в кости, и вывести его невозможно. - Всю жизнь будешь ходить с облучением изнутри, а это не очень помогает. Но в данном случае речь в любом случае идет об очень низких концентрациях.
Во-вторых, откуда берется изменение концентрации стронция, почему оно больше или меньше? Фактически, как и большинство арктических животных, нарвалы подвергаются сезонной миграции. Летом на север, зимой на юг.
Обратите внимание: Короткие но интересные факты о андах которые вас удивят.
В-третьих, как нам получить эти фотографии? Наша больница использует флуоресцентную рентгеновскую технологию.
Когда рентгеновский фотон попадает в атом с достаточной энергией, он может «выбить» электрон с его самого нижнего электронного уровня. В этом случае дырка (электронная вакансия) образуется на наиболее «выгодном» для электрона энергетическом уровне. Разумеется, в него тут же устремляется ближайший электрон — его получает тот, кто попал туда первым. А когда электрон поднимается с 2s-орбиты на 1s-орбиту, образуется «лишняя» энергия, которую необходимо отвести и которая излучается в виде фотона. И энергия этого фотона совершенно разная для каждого химического элемента. Он немного отличается в зависимости от того, откуда именно взялся электрон на вакантное место на 1s-орбитали, например, пришел ли он с 2s-орбитали или с 2p-орбитали. Поэтому, если просто направить рентгеновский луч на образец и с помощью специального детектора проверить количество и энергию испускаемых им рентгеновских фотонов, вы получите спектр с отчетливыми пиками. Вот пик кальция, вот пик железа, вот пик стронция, вот пик цинка. И чем больше стронция, тем больше будет пик. Затем рентгеновский луч фокусируется примерно до 20 микрон и определяется концентрация химического элемента в этой точке. Затем переместите образец на 20 микрон вбок и повторите. Это даст вам второй пиксель на фотографии, показанной выше. Исходный размер фотографии выше — 697x462 пикселей, или 322 014 индивидуально измеренных рентгеновских спектров. Затем каждый анализируется и вуаля. В принципе, этот метод очень чувствителен и позволяет измерять даже очень низкие концентрации элементов. Вопрос только в том, сколько времени вы сможете потратить на измерение одного спектра, чтобы увидеть небольшие пики.
Анализируя карты распределения этих химических элементов (а также микрокристаллические особенности, о которых я здесь не писал), ученые надеются узнать что-то о механизме образования зубов нарвала. Это конкретная миграция особей и даже изменение климата в Арктике.
[my]Nauchpop Science Narwhal Chemical Elements Long Post 2Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Интересные образцы - 2.