I 1905 foreslog faren til nukleær fysik, Ernest Rutherford, en metode til radioisotopdating ved at beregne alderen på flere uranmineraler. Siden da har radioisotopdating været meget udbredt inden for geologi, paleontologi, arkæologi … Er denne teknik imidlertid ufejlbarlig? Mange forskere er i tvivl om denne score.
Spørgsmålets formel
Radioisotop eller radiometrisk datering er en metode til bestemmelse af alderen på forskellige objekter, der indeholder enhver radioaktiv isotop. Denne isotop (forælder) giver som følge af forfald anledning til en ny (datter). Fra forholdet mellem disse elementer, kendt forælderens isotops halveringstid, beregnes prøvenes alder.
Her er de tre mest berømte dateringsmetoder for klipper og mineraler:
Uran-blyanalyse: nedbrydning af uran producerer bly, halveringstiden for isotopen uran-238 er 4,47 milliarder år. Til uran-bly-datering bruges zirkon almindeligvis, et kemisk resistent mineral, der er almindeligt i stollende sten.
Kalium-argon-metode: argon er et henfaldsprodukt af kalium-40 (halveringstid 1,2 milliarder år). Sandt nok, kaliummineraler mister let argon, så der foretages en justering. Ikke desto mindre er metoden udbredt i dateringen af stødende og sedimentære klipper.
Salgsfremmende video:
Rubidium-strontium-analyse er baseret på omdannelsen af rubidium-87 til strontium. Halveringstiden på Rb87 når 49 milliarder år. Denne type analyse bruges ofte i rock-datering.
For at bestemme alderen på organiske (biologiske) materialer er der udviklet en radiocarbon-metode. Ved datering bestemmes forholdet mellem radioaktivt kulstof (C14) og stabilt kulstof (C12) i testprøven under hensyntagen til, at halveringstiden for C14 er ca. 5.730 år.
Radiokarbonmetoden blev foreslået af amerikaneren Willard Libby, som han blev tildelt Nobelprisen (1960).
Det vides imidlertid nu, at denne metode er baseret på tvivlsomme postulater: forholdet mellem kulstofisotoper i atmosfæren ændrer sig ikke i tid og rum, og indholdet af isotoper i levende organismer svarer til atmosfærens tilstand.
Carbon akkumuleringsbillede
Planter absorberer sammen med kuldioxid radiocarbon, og gennem planter kommer det til dyr. Tidligere blev det antaget, at med "død" af en organisk genstand kommer nye carbon-14 ikke ind i den, men den eksisterende nedbrydes med en konstant hastighed, mens stabilt kulstof forbliver uændret. Dating er baseret på disse antagelser. Men i virkeligheden kan nyt kulstof trænge ind i biomaterialet - fra atmosfæren og jorden, med temperaturfald og vulkanske fænomener …
Det er nu blevet konstateret, at indholdet af C14 i atmosfæren ændrer sig afhængigt af den kosmiske stråling og solens aktivitet, områdets breddegrad, magnetosfærens tilstand fra vulkanudbrud og kuldioxidcyklus. Plus nukleare test og konstant forbrænding af fossile brændstoffer. Alt dette påvirker nøjagtigheden af dateringen, især for moderne prøver.
Om dette spørgsmål er det værd at henvise til … Bibelen. Det antages, at før oversvømmelsen (for 4.5 tusinde år siden) var et af jordlagene en beskyttende "kuppel" af vand eller fugtighed (1. Mos. 1: 6-8). Denne kuppel kunne beskytte planeten (og atmosfæren) mod kosmisk stråling, der genererer radioaktiv C14. Derfor og ikke på grund af henfald kan indholdet af carbon-14 i antediluvianske prøver være ekstremt lavt. Dette betyder, at antallet af C14 "forbliver" ikke afspejler objektets reelle alder.
Registrering af "anomalier"
Teoretisk gjorde carbonmetoden det muligt at bestemme resterne af ikke mere end 60 tusinde år gamle, efter denne periode C14 forblev ubetydelig, men udviklingen af massespektrometri forbedrede "følsomheden" ved måling af C14 / C12-forholdet fra 1% til 0,001%, så intervallet af målt tid kunne udvides til 90 tusind år.
Indtil nu er der imidlertid ikke fundet materialer med et så lille (0,001%) forhold. Det vil sige, de er langt fra aldersgrænsen på 90 tusinde år. Derudover har massespektrometri gjort det muligt at se spor af C14 i kul, olie, antrasit, der går tilbage i millioner af år. Og radiocarbon skulle forsvinde for længe siden!
De fleste forskere tilskrev dette faktum til forurening af gamle klipper med moderne kulstofkilder. Og vi har udviklet effektive måder at rense på. C14-niveauet forblev dog stadig markant, ca. 100 gange højere end instrumenternes følsomhed nær grænsen. Så måske en alder af det samme kul "trækker" kun et par tusinde år?
Ubekvemme spørgsmål
Andre metoder er baseret på vilkårlige antagelser: uran-bly, kalium-argon, rubidium-strontium. Det antages, at klippet oprindeligt kun bestod af det overordnede element (for eksempel uran), og datteren (bly) ikke eksisterede. Men på hvilket grundlag? Især hvis vi taler om millioner af år.
Som et resultat er det muligt, når man analyserer en klippe med en overvejende bly over uran, at drage en konklusion om dens antik. Imidlertid kan denne prøve være ung, men med et højt indledende blyindhold. Derudover kan indholdet af elementer ændres under påvirkning af eksterne faktorer, såsom vand.
Radiometriens "hellige ko" er en konstant henfaldshastighed.”Det blev fundet, at radioaktive elementers forfald i dag ikke ændrer sig ved nogen temperatur, tryk og andre fysiske og kemiske påvirkninger,” skriver geograf Yuri Golubchikov. - Det blev besluttet, at det altid har været. I henhold til de oplysninger, der blev indsamlet i nuet, begyndte de at genskabe fortiden.
Nylige eksperimenter sætter imidlertid spørgsmålstegn ved forfaldsfrekvensen. Ifølge den amerikanske professor John Baumgardner har eksperimenter vist, at uranfaldet til bly og helium var meget højere i fortiden. Og hvis hastigheden ikke er konstant, kollapser hele dateringssystemet …
Øvelse er sandhedskriteriet
Det er ret let at verificere nøjagtigheden af radiometrisk datering, når materialernes alder er nøjagtigt kendt. Her er blot et par eksempler.
Carbon-14 datering viste: et nyligt dræbt segl … døde for 1,3 tusind år siden, skallen af levende snegle var 27 tusind år gammel, en alder af en skal af en levende bløddyr var 2 tusind år.
Seks laboratorier udførte 18 aldersanalyser af træ fra Shelford, Cheshire, England. Estimater varierer fra 26 tusind til 60 tusind år. Det er så nøjagtigt!
Alderen for organisk materiale i mørtlen i en engelsk borg var mere end 7 tusind år, selvom slottets alder er omkring 8 århundreder. Sandsynligvis blev meget gamle æg brugt i løsningen …
Vi besluttede at tjekke alderen på fem lavastrømme fra Ngauruhoe-vulkanen i New Zealand. Det blev kendt, at lava flydede en gang i 1949, tre gange i 1954 og igen i 1975. Ifølge kalium-argon-metoden var lavastrømmenes alder imidlertid … fra 0,2 til 3,5 millioner år.
Og her er resultaterne af analyserne "rubidium-strontium" og "kalium-argon". Geolog Stephen Austin har taget prøver af basalt fra de nedre lag i Colorado's Grand Canyon og fra lavastrømme ved kanten af kløften. Imidlertid har analyse vist, at den relativt nyere lavaflow er 270 ma ældre end basalt fra tarmene i Grand Canyon!
I 1990'erne tog den samme Steve Austin og hans kolleger prøver fra lavaen fra vulkanen San Helen (USA, 1986-udbrud), som de gav til laboratoriet til kalium-argon-analyse. Resultaterne overskred alle forventninger: instrumenterne viste alderen på frisk lava … fra 0,3 til 2,8 millioner år.
Her er nogle flere mirakler: Hualalai-basalten (Hawaii, 1801-udbrud) stammer fra 1,6 millioner år eller mere, lavaen af Mount Etna (Sicilien, 1792-udbrud) er fra 1,4 millioner år.
Alderen med friskskåret græs målt ved radiocarbon ved Moskva State University viste sig at være tusinder af år. Det viste sig, at dette er en alder af benzin fra biler: planter absorberer kuldioxid frigivet under dens forbrænding, og det er opbrugt i C14. Da der er lidt kulstof-14, er alderen stor. Her er sådan en vrøvl.
Der er stadig problemer
"Faktisk har vi ikke sådanne genstande, hvis alder ville være kendt for os med sikkerhed … De eneste undtagelser er de yngste vulkanske objekter, hvis dannelsestid er registreret historisk" - det er geologen Alexander Lalomovs mening.
”Bag ryggen på en ikke-specialist er det faktum, at vi ikke har en pålidelig metode til at bestemme den indledende mængde isotoper i en prøve,” sagde Archpriest Georgy Neifakh, kandidat til fysiske og matematiske videnskaber.
Så problemerne med radioisotopdating forbliver: dette er udvekslingen af stof mellem objektet og miljøet samt usikkerheden omkring den indledende isotopiske sammensætning. Og derfor er den "periodiserede" alder for gamle prøver tvivlsom.
Irina Gromova