Радиоизотопно датиране | начин за установяване на възрастта на нещо
Радиометричното датиране (често наричано радиоактивно датиране) е начин за определяне на възрастта на даден обект. Методът сравнява количеството на естествено срещащ се радиоактивен изотоп и неговите продукти на разпад в пробите. Методът използва известни скорости на разпадане. Това е най-използваният метод в геохронологията - основният начин за определяне на възрастта на скалите и други геоложки характеристики, включително възрастта на самата Земя.
Той се използва за датиране на много видове естествени и изкуствени материали. Вкаменелостите могат да бъдат датирани, като се вземат проби от скали над и под първоначалната позиция на вкаменелостта. Радиовъглеродното датиране се използва много за датиране на археологически материали, включително древни артефакти.
За определяне на геоложката скала на времето се използват радиометрични методи за датиране. Сред най-известните методи са радиовъглеродното датиране, датирането с калиев аргон и датирането с уран и олово.
Камъните на Але в Кесеберга, на около десет километра югоизточно от Истад, Швеция, са датирани към 600 г. сл.Хр. по метода на въглерод-14 върху органичен материал, намерен на мястото.
Радиоактивно разпадане
Цялата обикновена материя е съставена от комбинации от химични елементи, всеки от които има собствен атомен номер, указващ броя на протоните в атомното ядро. Елементите съществуват в различни изотопи, като всеки изотоп на даден елемент се различава по броя на неутроните в ядрото. Конкретен изотоп на даден елемент се нарича нуклид. Някои нуклиди са естествено нестабилни. Това означава, че в определен момент от време атом от такъв нуклид спонтанно ще се превърне в друг нуклид чрез радиоактивен разпад. Разпадането може да стане чрез излъчване на частици (обикновено електрони (бета разпад), позитрони или алфа частици) или чрез спонтанно ядрено делене и улавяне на електрони.
Уравнение на възрастта
Математическият израз, който свързва радиоактивното разпадане с геоложкото време, е:
D = D0 + N(eλt - 1)
където
t е възрастта на извадката,
D е броят на атомите на дъщерния изотоп в пробата,
D0 е броят на атомите на дъщерния изотоп в първоначалния състав,
N е броят на атомите на изходния изотоп в пробата, и
λ е константата на разпадане на изходния изотоп, равна на обратната стойност на периода на полуразпад на изходния изотоп, умножена по естествения логаритъм на 2.
В това уравнение се използва информация за изходните и дъщерните изотопи по време на втвърдяването на материала. Това е добре известно за повечето изотопни системи. Построяването на изохрон (праволинейна графика) се използва за графично решаване на уравнението за възрастта. Тя показва възрастта на пробата и първоначалния състав.
Самарий-неодим (Sm/Nd) изохронна диаграма на проби от Голямата дига, Зимбабве. Възрастта е изчислена от наклона на изохрона (линията), а първоначалният състав - от пресечната точка на изохрона с оста y.
Предварителни условия
Методът работи най-добре, ако нито изходният нуклид, нито дъщерният продукт влизат или излизат от материала след образуването му. Всичко, което променя относителните количества на двата изотопа (първоначален и дъщерен), трябва да се отбележи и по възможност да се избягва. Замърсяването отвън или загубата на изотопи в който и да е момент от първоначалното образуване на скалата би променило резултата. Затова е важно да се разполага с възможно най-много информация за датирания материал и да се провери за възможни признаци на промяна.
Измерванията трябва да се извършват върху проби от различни части на скалното тяло. Това помага да се противодейства на ефектите от нагряване и притискане, които скалата може да преживее в дългата си история. За потвърждаване на възрастта на дадена проба може да са необходими различни методи за датиране. Например при изследване на гнайсите Amitsoq от Западна Гренландия са използвани пет различни метода за радиометрично датиране, за да се изследват дванадесет проби, и е постигнато съгласие с точност до 30 милиона години за възраст от 3640 години.
Въпроси и отговори
В: Какво представлява радиометричното датиране?
О: Радиометричното датиране (често наричано радиоактивно датиране) е начин да се установи на колко години е нещо. При него се използват известни скорости на разпад, за да се сравни количеството на естествено срещащ се радиоактивен изотоп и неговите продукти на разпад в пробите.
Въпрос: Кои са някои примери за материали, които могат да бъдат датирани чрез радиометрично датиране?
О: Радиометричното датиране може да се използва за датиране на много видове природни и създадени от човека материали, включително вкаменелости, археологически материали и древни артефакти.
В: Как работи радиовъглеродното датиране?
О: Радиовъглеродното датиране се извършва чрез вземане на проби от скали над и под първоначалното местоположение на вкаменелостта. След това методът използва известни скорости на разпадане, за да се оцени възрастта на изследвания материал.
Въпрос: Кои са някои общи техники, използвани при радиометричното датиране?
О: Общите техники, използвани при радиометричното датиране, включват радиовъглеродно датиране, датиране с калиев аргон и датиране с уран и олово.
В: Как се използва радиометричното датиране за определяне на геоложката скала на времето?
О: Методите за радиометрично датиране се използват за определяне на геоложката скала на времето, като осигуряват точни оценки за това кога са се случили определени събития или кога са се образували определени материали.
В: Възможно ли е да се използват радиометрични методи за живи организми?
О: Не, не е възможно да се използват радиометрични данни за живи организми, тъй като те не съдържат естествени радиоактивни изотопи, които могат да бъдат измерени с тази техника.
