高级研究员MayankJain获得了享有声望的ERC高级研究资助，该研究将使用尖端物理学最终使我们能够确定地球表面在最近的过去是如何演变的。这种洞察力对于预测人类活动和气候变化对我们景观的影响至关重要，可以让我们了解可持续的土地利用实践。

利用电子预测地球表面的演化

我们星球的表面通过复杂的气候、生物过程和构造活动的相互作用不断演变。快速的人口增长和气候变化正在以前所未有的方式改变我们的地貌，包括土壤、山脉、海岸和河流。

然而，我们无法可靠地预测这些变化，因为我们对我们的地貌在过去数万年至数万年中的演变了解甚少。主要障碍是明显缺乏可以估算地球表面过程速率的技术，例如山脉隆起和沉积物侵蚀以及河流、冰川、风和生物活动在最近时间尺度上的输送。

“归根结底，风景是生活的引擎。维持地球上生命的是营养物质以沉积物的形式从A点输送到B点，例如从山脉输送到海洋，或者从岩石输送到在其上形成的土壤。我们需要能够量化这种沉积物产生和分布的速率，”DTUPhysics的组长MayankJain解释说。

确定这些地球表面过程在不同地质和气候条件下运行的速率对于理解和预测景观演变至关重要。

“虽然我们可以通过实验来非常准确地测量地球表面过程的当前速率，但这些速率并不能代表地球表面的长期演化方式。为了充分描述景观演变，我们需要强大的时间序列数据，尤其是在最近的时间尺度上。我的目标是通过建立使我们能够获得此类数据的急需工具来填补这一知识空白，”MayankJain说。

高级研究员获得了3欧元的mio。欧洲研究委员会ERC为其跨学科项目LUMIN(照亮长石中的电荷传输以测量地球表面过程的速率)提供高级资助。专项研究将提出一个物理和数学模型，使我们能够准确地确定近代地球表面的演化速度。

“如果没有可靠的定量方法，我们可能会对地球表面在最近的过去如何演变的看法产生重大偏见。这种偏差可能不利于预测我们的星球对快速气候变化的反应，因此也不利于我们恢复环境的举措，”MayankJain说。

终极模式

五年研究项目有两个主要部分。

第一部分是深入了解长石——地壳上最常见的矿物——在从地球表面的A点到B点的过程中暴露于放射性、热和阳光下时如何捕获和释放电子.

“尽管进行了七年的研究，但由于缺乏直接检查晶体中被困电子的工具，这一过程的细节尚不清楚，”MayankJain解释道。这项工作将建立在他的团队在DTUPhysics的一项突破性发现的基础上，该发现使研究人员能够绘制出长石中被困电子的分布图。这将需要开发新的工具。

第二部分是发展长石中电子捕获和释放的综合理论。更全面地了解长石中的电子传输将使MayankJain和他的团队能够建立最终模型，该模型可以准确描述岩石转化为土壤、山脉隆起或沉积物从河流源头传输的速率到它与大海相遇的地方。

MayankJain说：“这样的模型将从根本上重新定义我们对地球表面的理解方式，使我们能够研究地球在过去数万年至数万年的演变。”

能够准确预测地球景观的此类变化将有助于指导我们如何使用土地和管理地质灾害(包括气候变化带来的地质灾害)的决策。

该模型框架还将允许研究电子在其他发光材料中的传输路径，以支持开发适用于健康和环境的理想光子材料。这项工作甚至有可能帮助我们通过研究将从那里带回的样本来了解火星上的景观是如何演变的。