地球不断受到宇宙射线的大量涌入--人眼无法察觉的亚原子粒子，它们来自太阳和超新星爆炸等来源。当这些经过长途跋涉的高能宇宙射线进入地球大气层时，它们与原子相撞，引发了二次宇宙射线的连锁反应。
阿根廷安第斯山脉研究区域的鸟瞰图。资料来源：J.R. Slosson
当二次宇宙射线到达地球表面的最顶层时，它们将矿物中的元素，如氧气转化为被称为"宇宙性放射性核素"的稀有放射性同位素，包括铍-10（Be-10）和碳-14（C-14）。科学家们可以分析这些核素浓度的波动，以确定岩石暴露在地球表面的时间长度。这为研究人员提供了对行星过程的宝贵见解，如侵蚀率，只需一公斤的河沙。
雪城大学文理学院Jessie Page Heroy教授兼地球和环境科学系主任Gregory Hoke、从雪城大学获得博士学位的阿默斯特大学博士后研究员J.R. Slosson以及普渡大学地球、大气和行星科学副教授Nat Lifton最近在《地球物理研究通讯》上共同撰写了一份研究报告，分析了阿根廷安第斯山脉样本中的宇宙源放射性核素。
该项目的目标是记录材料在安第斯山脉的山坡上停留的时间与河流流域的整体侵蚀率的关系。这一信息对于帮助科学家识别山体滑坡风险和了解气候变化将如何影响山坡上的物质运输动态（随着地区变湿或变干）至关重要。
写在沙子上的历史
为了确定侵蚀率，研究小组在位于阿根廷中西部的门多萨省和圣胡安省的安第斯山脉东侧脚下取得了河沙样本。河沙要成为收集样本的上游的整个集水区（或径流区）的代表性的、混合良好的样本。在雪城大学的霍克实验室里，沙子经过处理，从样品中存在的其他矿物中分离出纯石英。
研究人员使用纯石英是因为它是Be-10和C-14的最佳来源。纯石英的碎片被送到布法罗大学和利夫顿的实验室，在那里分别提取了铍和碳。随后在普渡大学的PRIME实验室进行了C-14的测量，并在劳伦斯-利弗莫尔国家实验室分析了Be-10，以计算出每种放射性核素的浓度。
滑石的故事
安第斯山脉中最高的非火山山峰位于智利的圣地亚哥和阿根廷的门多萨之间。流经安第斯山脉高地的河流盆地的海拔高度为5000米（16500英尺），其山坡上堆积着被称为滑石和碎石的岩石碎片。
由于Be-10和C-14是按比例产生的，但衰变的速度却大相径庭，所以样品中的宇宙放射性核素浓度揭示了沉积物从裸露的岩石表面产生的速度（Be-10）以及它通过滑坡沿山坡向下移动的时间（C-14）。当沉积物通过土地滑动被动员和掩埋时，两种同位素的产生速度都会减弱，但由于C-14的衰减速度比Be-10快1000倍，它们的比例会迅速变化。这种比例的变化使作者能够应用一个统计模型来确定材料顺着滑石坡移动的平均时间。
EES教授Gregory Hoke共同撰写了一份研究报告，调查材料在安第斯山脉的山坡上停留的时间。据作者Gregory Hoke说，这是第一批使用Be-10和C-14的组合来显示沉积物产生的长期平均速度以及它下移到河流并通过河流的时间和过程的研究之一，使人们对相关因素有了更广泛的了解。
"以前，我们几乎完全依赖Be-10和在河流测量站进行的沉积物浓度测量来估计平均侵蚀率，"Hoke指出。"吸引我们用C-14研究这些流域的原因是测量站和Be-10数据的一致性。我们期望看到这两种同位素和测量数据产生相同的速率，并证明山地侵蚀是在稳定状态下发生的。"
虽然Be-10的浓度在漫长的时间尺度上如预期的那样回来了，但他们发现C-14比预期的要低得多，这意味着沉积物从高山流域侵蚀出来，至少在7到1.5万年内被屏蔽了宇宙射线。作者解释说，滑石坡的暂时储存最能解释C-14相对于Be-10的较低浓度。
这项研究表明，利用C-14/Be-10配对，有可能填补观测时间尺度的一个重要空白，使山坡上真正发生的事情成为现实。
由于山体滑坡对人类和基础设施构成的风险，J.R. Slosson说，他们的结果表明，C-14对解开未来的沉积物运输动态具有重要意义，并可能帮助预测未来山体滑坡可能发生的地方。他解释说："利用C-14和Be-10提供了一个了解山区沉积物运输复杂性的新窗口，并可以为评估地球表面过程的当代变化提供一个背景。"