Hvor Gammel Er Jorden, Og Hvordan Vet vi det?

den fysiske prosessen med radioaktivt henfall har gitt Jordforskere, antropologer og evolusjonære biologer deres viktigste metode for å bestemme absolutt alder av bergarter Og andre materialer (Dalrymple 1991; Dickin 2005). Denne bemerkelsesverdige teknikk, som er avhengig av målinger av de karakteristiske egenskapene til radioaktive materialer, kalles radioisotop geochronology, eller bare » radiometriske dating.»

Spormengder av isotoper av radioaktive elementer, inkludert karbon-14, uran-238, og dusinvis av andre, er alle rundt oss—i bergarter, i vann og i luften (Tabell 1). Disse isotoper er ustabile, slik at de gradvis bryte fra hverandre eller » forfall.»Radiometrisk dating virker fordi radioaktive elementer forfall på forutsigbar måte, som vanlig tikking av en klokke. Slik fungerer det. Hvis du har en samling av en million atomer av en radioaktiv isotop, halvparten av dem vil forfalle over et tidsrom kalt » halveringstid.»Uran-238, for eksempel, har en halveringstid på 4.468 milliarder år, så hvis du starter med en million atomer og kommer tilbake i 4.468 milliarder år, finner du bare ca 500.000 atomer av uran-238 gjenværende. Resten av uranet vil ha forfallet til 500.000 atomer av andre elementer, til slutt til stabile (dvs. ikke-radioaktive) atomer av bly-206. Vent en annen 4.468 milliarder år og bare ca 250.000 atomer av uran vil forbli(Fig. 8).

Radiometrisk datering er avhengig av de klokkelignende egenskapene til radioaktiv nedbrytning. I en halveringstid vil omtrent halvparten av en samling radioaktive atomer forfalle. Ved å vite hvor mange atomer et materiale startet med, og deretter måle hva som er igjen, kan du måle alderen på gamle objekter. Kilde: NCSE

den mest kjente radiometriske dateringsmetoden innebærer isotopen karbon-14, med en halveringstid på 5730 år. Hver levende organisme tar i karbon i løpet av sin levetid. I dette øyeblikket tar kroppen din karbon i maten din og konverterer den til vev, og det samme gjelder for alle andre dyr. Planter tar i karbondioksid fra luften og snu den til røtter, stengler og blader. 99%) er i form av stabil (ikke-radioaktiv) karbon-12, mens kanskje 1% er den litt tyngre stabile karbon-13. Men en viss liten prosentandel av karbonet i kroppen din og alle andre levende ting-ikke mer enn ett karbonatom i hver trillion – er i form av radioaktivt karbon-14.

Så lenge en organisme er i live, fornyes karbon-14 i vevet kontinuerlig i samme lille, del-per-trillion-andel som finnes i det generelle miljøet. Alle isotoper av karbon oppfører seg på samme måte kjemisk, slik at proporsjonene av karbonisotoper i levende vev vil være nesten det samme overalt, for alle levende ting. Når en organisme dør, slutter den imidlertid å ta i karbon av noen form. Fra dødstidspunktet blir derfor karbon-14 i vevet ikke lenger påfyllt. Som en tikkende klokke, karbon-14 atomer transmutere ved radioaktiv nedbrytning til nitrogen-14, atom-for-atom, for å danne en stadig mindre andel av det totale karbon. Forskere kan dermed bestemme omtrentlig alder av et stykke tre, hår, bein eller annet objekt ved å nøye måle fraksjonen av karbon-14 som gjenstår og sammenligne den med mengden karbon-14 som vi antar var i det materialet da det levde. Hvis materialet skjer for å være et stykke tre tatt ut Av En Egyptisk grav, for eksempel, har vi et ganske godt anslag på hvor gammel gjenstanden er og, ved slutning, når graven ble bygget. Hva mer, forskere har gjennomført grundige år for år sammenligninger av karbon – 14 datoer med de av tre ring kronologier (Reimer et al. 2004). Resultatet: de to uavhengige teknikkene gir nøyaktig de samme datoene for gammelt fossilt tre.

Carbon-14 dating vises ofte i nyhetene i rapporter om gamle menneskelige gjenstander. I en svært publisert oppdagelse i 1991 ble en gammel jeger funnet frosset i ispakken i de italienske Alpene (Fig. 9). «Ö the iceman», som han ble kalt, ble vist av karbon – 14 teknikker til dato fra ca 5,300 år siden. Teknikken ga lignende aldersbestemmelser for vev av iceman, hans klær og hans redskaper (Fowler 2000).

Karbon-14-datering har vært medvirkende til å kartlegge menneskets historie de siste titusener av år. Når et objekt er mer enn ca 50.000 år gammel, er mengden karbon-14 igjen i den så liten at denne dateringsmetoden ikke kan brukes. Hittil bergarter og mineraler som er millioner av år gammel, forskere må stole på lignende teknikker som bruker radioaktive isotoper av mye større halveringstid (Tabell 1). Blant de mest brukte radiometriske klokkene i geologi er de som er basert på forfall av kalium-40 (halveringstid på 1,248 milliarder år), uran-238 (halveringstid på 4,468 milliarder år) og rubidium-87 (halveringstid på 47 milliarder år). I disse tilfellene måler geologer totalt antall atomer av radioaktive foreldre og stabile datterelementer for å bestemme hvor mange radioaktive kjerner som var tilstede i begynnelsen. For eksempel, hvis en stein opprinnelig ble dannet for lenge siden med en liten mengde uranatomer, men ingen blyatomer, kan forholdet mellom uran-til-blyatomer i dag gi en nøyaktig geologisk stoppeklokke.

når du ser geologiske alder estimater rapportert i vitenskapelige publikasjoner eller i nyhetene, sjansene er disse verdiene er avledet fra radiometriske dating teknikker. I tilfelle av den tidlige bosetningen I Nord-Amerika, for eksempel, karbonrike leirbålrester og tilhørende gjenstander peker på en menneskelig tilstedeværelse for rundt 13.000 år siden. Mye eldre hendelser i livets historie, noen strekker seg tilbake milliarder av år, er ofte basert på kalium – 40 dating. Denne teknikken fungerer bra fordi fossiler er nesten alltid bevart i lag av sedimenter, som også registrere periodiske vulkansk aske faller som tynne horisonter. Vulkansk aske er rik på kaliumbærende mineraler, slik at hvert askefall gir en unik tidsmarkør i en sedimentær sekvens. Økningen av mennesker om 2.5 millioner år siden, utryddelse av dinosaurene 65 millioner år siden, utseendet på dyr med harde skjell starter ca 540 millioner år siden, og andre viktige overganger i livet På Jorden er vanligvis datert på denne måten (Fig. 10).

de eldste kjente bergarter, inkludert basalt og andre vulkanske formasjoner, størknet fra glødende rødglødende smelter. Disse holdbare prøvene fra månen og meteorittene er vanligvis dårlige i kalium, men heldigvis inneholder de små mengder uran-238 og andre radioaktive isotoper. Så snart disse smeltede bergarter avkjøles og herdes, er deres radioaktive elementer låst på plass og begynner å forfalle. Den eldste av disse prøvene er flere typer meteoritter, hvor litt mer enn halvparten av det opprinnelige uranet har forfallet til å lede. Disse opprinnelige plass bergarter, restene fra Dannelsen Av Jorden og andre planeter, gi en alder av ca 4.56 milliarder år for den gryende solsystemet. De eldste kjente månesteinene, på rundt 4, 46 milliarder år, registrerer også disse tidligste formative hendelsene (Norman et al. 2003).Jorden må ha blitt dannet på omtrent samme tid, men vår rastløse planets opprinnelige overflate har nå erodert bort. Bare noen få uran-rike, sand-sized korn av hardfør mineral zirkon, noen så gamle som 4,4 milliarder år, overleve (Wilde et al. 2001). Ikke desto mindre gir uranbærende bergarter på alle kontinenter en detaljert kronologi av den tidlige Jorden (Hazen et al. 2008, 2009). De eldste Jordens bergarter, på omtrent fire milliarder år, peker på kontinentets tidlige opprinnelse. Stener fra nesten 3, 5 milliarder år siden er vert for de eldste utvetydige fossilene-primitive mikrober og kuppellignende strukturer kalt stromatolitter, som dannet sine steinete hjem (Fig. 11). Karakteristiske uranrike sedimentære formasjoner og lagdelte forekomster av jernoksider fra ca 2,5 til 2,0 milliarder år dokumenterer den gradvise økningen av atmosfærisk oksygen gjennom fotosyntese (Hazen et al. 2008, 2009). Faktisk Har Alle stadier Av Jordens historie blitt datert med utsøkt nøyaktighet og presisjon takket være radiometriske teknikker.