Le Laboratoire national de l’Idaho est peut-être mieux connu pour ses recherches innovantes qui contribuent à façonner les économies d’énergie propre d’aujourd’hui et de demain, et pour cause. Mais si une grande partie du travail du laboratoire est axée sur la construction d’un avenir durable, l’INL fait également sa part pour préserver le passé.
Des chercheurs de l’INL ont récemment photographié plusieurs fossiles à l’aide d’un puissant microscope à rayons X. Les images 3D seront utilisées pour créer des expositions pour le monument national Fossil Butte du Wyoming et aider les experts à mieux comprendre les origines de ces reliques et d’autres.
Les fossiles, trouvés dans des carrières privées autour du Wyoming, ont été imagés à l’aide d’une technique connue sous le nom de microscopie à rayons X. À l’INL, les chercheurs utilisent généralement la microscopie à rayons X à haute résolution pour visualiser des spécimens, tels que des échantillons de combustible nucléaire irradié, à un niveau de détail impossible avec les microscopes conventionnels. La profondeur et la granularité offertes par cette technique aideront les paléontologues à en apprendre beaucoup sur ces fossiles – y compris un objet inconnu ressemblant à un œuf d’insecte ou à une cosse de pois – et les conditions dans lesquelles ils se sont formés.
« Vous pouvez voir les couches de calcaire ainsi que des matériaux organiques submillimétriques et plus minces qui ont été compressés en substances cireuses et pré-pétrolières autour du spécimen », a déclaré Arvid Aase, paléontologue et conservateur du musée au Fossil Butte National Monument. « Ces images incroyablement détaillées nous aideront à déterminer la taxonomie de l’organisme et à révéler des informations sur son processus de fossilisation, comme le temps qu’il a passé au fond du lac couvert de microbes avant d’être enterré par le calcaire. »
Le processus de fossilisation peut s’être produit sur une période de plusieurs mois, bien que le moment reste encore inconnu, a-t-il ajouté.
Enterré dans l’histoire
Le calcaire est un type de roche sédimentaire qui se forme généralement dans des environnements marins peu profonds. Au fur et à mesure que les restes d’organismes à coquille à base de carbonate de calcium, tels que les mollusques et les escargots, s’accumulent sur le fond marin, ils forment progressivement des couches sédimentaires. Grâce à un processus connu sous le nom de lithification, les dépôts de calcaire se développent à mesure que les particules de carbonate de calcium se consolident en formations rocheuses solides. Ces formations contiennent souvent, mais pas toujours, des fossiles.
Le calcaire peut également se former lorsque l’eau riche en ions de carbonate de calcium s’évapore. L’eau de pluie est légèrement acide et dissout une partie du calcaire lorsqu’elle s’écoule dessus ou à travers, le brisant en ions de carbonate de calcium. Au fur et à mesure que l’eau stagnante s’évapore, les ions se concentrent dans le lac ou l’océan peu profond. Lorsque l’eau atteint la saturation, le vent qui agite l’eau libère du dioxyde de carbone dissous, provoquant la combinaison des ions de carbonate de calcium et créant des molécules de calcite qui se déposent au fond.
Dans l’ancien Fossil Lake, où l’objet inconnu a été trouvé, ces molécules de carbonate ont créé une fine couche sur un tapis microbien, qui a recolonisé le fond du lac au-dessus des sédiments carbonatés plusieurs milliers de fois. Les organismes qui se sont déposés au fond ont été incorporés dans les couches et fossilisés. Au cours de centaines d’années, la boue carbonatée s’est desséchée et les molécules se sont combinées pour devenir du calcaire.
« Il semble que le fossile non identifié soit tombé au fond du lac lors d’une tempête, car du calcaire était présent à la fois au-dessus et en dessous du fossile », a déclaré Aase. Les images seront envoyées à des chercheurs de l’Université de Floride ainsi qu’au Canada et en France pour aider à classer le fossile cryptique. « Sur la base de la morphologie, il s’agit peut-être d’une enveloppe d’œuf, bien qu’il puisse également s’agir d’une structure de graine », a-t-il déclaré.
Collaborer pour la science
L’imagerie a été réalisée au Laboratoire de caractérisation des matériaux irradiés de l’INL, une installation dotée d’instruments sophistiqués principalement utilisés pour examiner les combustibles et les matériaux nucléaires au niveau microstructural après leur irradiation dans un réacteur. L’installation est l’une des 50 installations désignées pour les utilisateurs des sciences nucléaires (NSUF) à travers le pays.
Le programme NSUF du ministère de l’Énergie offre aux chercheurs en énergie nucléaire un accès gratuit à ces installations et une assistance dans ces installations, la sélection étant déterminée par un processus concurrentiel. Bien que cette collaboration d’imagerie fossile n’ait pas été organisée dans le cadre de l’initiative NSUF, les chercheurs de l’INL espèrent susciter davantage d’intérêt parmi les scientifiques non nucléaires pour l’utilisation de ces instruments.
« L’INL possède le seul microscope à rayons X ZEISS dans la région de l’Idaho/Montana/Wyoming, et il peut être utilisé pour un large éventail d’applications au-delà de l’examen post-irradiation », a déclaré Nikolaus Cordes, un scientifique des instruments de l’INL. « Fournir aux chercheurs locaux l’accès à ce microscope contribuera à favoriser les relations, à faciliter la recherche de pointe dans plusieurs domaines scientifiques et à faire avancer la mission de gestion des ressources culturelles de l’INL. »
L’équipe de gestion des ressources culturelles de l’INL est chargée d’intégrer les considérations relatives aux ressources culturelles dans la planification et la mise en œuvre des projets et de l’utilisation des terres pour les projets et programmes de laboratoire. L’équipe comprend des archéologues, des historiens et des conservateurs qui aident l’INL à mener à bien sa mission tout en gardant à l’esprit les artefacts fragiles, naturels et artificiels, que l’on trouve en abondance sur la propriété de près de 900 milles carrés de l’INL.
« J’ai pris contact pour la première fois avec des chercheurs de l’INL il y a environ trois ans, et c’était formidable de travailler avec eux », a déclaré Aase. « Les images que nous avons obtenues contribueront grandement à nous aider à en savoir plus sur les fossiles eux-mêmes ainsi que sur les sédiments dans lesquels ils ont été trouvés. »
Aase prévoit également d’utiliser les images pour créer des expositions rotatives en 3D pour les visiteurs du Fossil Butte National Monument.
Fourni par le DOE/Idaho National Laboratory