O processo físico de decaimento radioativo tem fornecido Terra cientistas, antropólogos e biólogos evolucionistas com a sua mais importante método para a determinação do absoluto idade de rochas e outros materiais (Dalrymple 1991; Dickin 2005). Esta técnica notável, que depende das medidas das propriedades distintivas dos materiais radioativos, é chamada geocronologia radioisótopo, ou simplesmente “datação radiométrica”.”
vestígios de isótopos de elementos radioativos, incluindo carbono-14, urânio-238, e dezenas de outros, estão em torno de nós—em rochas, na água e no ar (Tabela 1). Estes isótopos são instáveis, então eles gradualmente quebram ou “decaimento”.”A datação radiométrica funciona porque os elementos radioativos decaem de forma previsível, como o tique-taque regular de um relógio. É assim que funciona. Se você tem uma coleção de um milhão de átomos de um isótopo radioativo, metade deles irá decair ao longo de um período de tempo chamado de “meia vida”.”O urânio-238, por exemplo, tem uma meia-vida de 4.468 bilhões de anos, então se você começar com um milhão de átomos e voltar em 4.468 bilhões de anos, você vai encontrar apenas cerca de 500.000 átomos de urânio-238 restantes. O resto do urânio terá decaído para 500.000 átomos de outros elementos, em última análise, para átomos estáveis (i.e., não-radioativos) de chumbo-206. Espere mais 4.468 bilhões de anos e apenas cerca de 250.000 átomos de urânio permanecerão (Fig. 8).
a datação radiométrica baseia-se nas características do relógio do decaimento radioactivo. Em meia-vida, aproximadamente metade de uma coleção de átomos radioativos irá decair. Sabendo com quantos átomos um material começou, e depois medindo o que resta, você pode medir idades de objetos antigos. Fonte: NCSE
O mais conhecido método de datação radiométrica envolve o isótopo carbono-14, com uma meia-vida de 5,730 anos. Todos os organismos vivos absorvem carbono durante a sua vida. Neste momento, seu corpo está pegando o carbono em seu alimento e convertendo-o em tecido, e o mesmo é verdade para todos os outros animais. As plantas estão tomando dióxido de carbono do ar e transformando-o em raízes, caules e folhas. A maior parte deste carbono (cerca de 99%) está na forma de carbono estável (não-radioativo)-12, enquanto talvez 1% é o carbono estável ligeiramente mais pesado-13. Mas uma certa pequena porcentagem do carbono em seu corpo e todos os outros seres vivos—não mais do que um átomo de carbono em cada trilhão—está na forma de carbono radioativo-14.enquanto um organismo estiver vivo, o carbono-14 nos seus tecidos é constantemente renovado na mesma pequena proporção por trilhão que é encontrada no ambiente em geral. Todos os isótopos de carbono se comportam da mesma forma quimicamente, de modo que as proporções dos isótopos de carbono no tecido vivo serão quase as mesmas em todos os lugares, para todos os seres vivos. Quando um organismo morre, no entanto, ele pára de tomar carbono de qualquer forma. A partir do momento da morte, portanto, o carbono-14 nos tecidos já não é reabastecido. Como um relógio tiquetaque, átomos de carbono-14 transmutam por decaimento radioativo para nitrogênio-14, átomo-a-átomo, para formar uma porcentagem cada vez menor do carbono total. Os cientistas podem, portanto, determinar a idade aproximada de um pedaço de madeira, cabelos, ossos, ou outro objeto, medindo cuidadosamente a fração de carbono-14 que permanece e comparando-a com a quantidade de carbono-14 que assumimos estava no material quando ele estava vivo. Se o material for um pedaço de madeira retirado de uma tumba egípcia, por exemplo, temos uma boa estimativa da Idade do artefato e, por inferência, quando a tumba foi construída. Além disso, os cientistas têm conduzido comparações meticulosas, ano após ano, de datas de carbono-14 com as cronologias dos anéis das árvores (Reimer et al. 2004). O resultado: as duas técnicas independentes produzem exatamente as mesmas datas para a madeira fóssil antiga.a datação por Carbono-14 frequentemente aparece nas notícias em relatos de artefatos humanos antigos. Em uma descoberta altamente divulgada em 1991, um antigo caçador foi encontrado congelado no gelo dos Alpes Italianos(Fig. 9). “Ötzi, o iceman”, como foi chamado, foi mostrado por técnicas de carbono-14 até à data de cerca de 5.300 anos atrás. The technique provided similar age determinations for the tissues of The iceman, his clothing, and his implements (Fowler 2000).
Ötzi the iceman was discovered in 1991 frozen in the Italian Alps. A datação por carbono 14 revelou que ele morreu há cerca de 5.300 anos. Foto cortesia do Museu de Arqueologia do Tirol do Sul, www.iceman.it
a datação por Carbono-14 tem sido fundamental no mapeamento da história humana ao longo das últimas dezenas de milhares de anos. Quando um objeto tem mais de 50 mil anos de idade, no entanto, a quantidade de carbono-14 deixada nele é tão pequena que este método de datação não pode ser usado. Até à data, rochas e minerais com milhões de anos de idade, os cientistas têm de confiar em técnicas semelhantes que utilizam isótopos radioactivos com uma semi-vida muito maior (Tabela 1). Entre os mais amplamente utilizados radiométrica relógios em geologia são aqueles baseados no decaimento do potássio-40 (meia-vida de 1.248 mil milhões de anos), urânio 238 (meia-vida de 4.468 bilhões de anos), e rubídio-87 (meia-vida de 47 bilhões de anos). Nestes casos, os geólogos medem o número total de átomos dos elementos progenitores radioativos e da filha estável para determinar quantos núcleos radioativos estavam presentes no início. Assim, por exemplo, se uma rocha originalmente formada há muito tempo com uma pequena quantidade de átomos de urânio, mas sem átomos de chumbo, então a proporção de átomos de urânio para chumbo hoje pode fornecer um relógio geológico preciso.quando você vê estimativas de idade geológica relatadas em publicações científicas ou notícias, é provável que esses valores sejam derivados de técnicas de datação radiométrica. No caso do assentamento inicial da América do Norte, por exemplo, restos de fogueira ricos em carbono e artefatos associados apontam para uma presença humana por cerca de 13.000 anos atrás. Eventos muito mais antigos na história da vida, alguns que remontam a bilhões de anos, são muitas vezes baseados na datação por potássio-40. Esta técnica funciona bem porque os fósseis são quase sempre preservados em camadas de sedimentos, que também registram cinzas vulcânicas periódicas caem como horizontes finos. As cinzas vulcânicas são ricas em minerais contendo potássio, por isso cada queda de cinzas fornece um marcador temporal único numa sequência sedimentar. A ascensão dos humanos cerca de 2.5 milhões de anos atrás, a extinção dos dinossauros 65 milhões de anos atrás, o aparecimento de animais com conchas duras começando cerca de 540 milhões de anos atrás, e outras transições-chave na vida na terra são geralmente datadas desta forma (Fig. 10).
Paleontólogos dependem de datação radiométrica para determinar a idade de fósseis, como este de 310 milhões de anos trilobite, Ameura grande, perto de Kansas City, Kansas. Foto cortesia de Hazen Coleção, Smithsonian Institution
As rochas mais antigas conhecidas, incluindo basalto e outras formações ígneas, solidificou a partir incandescente vermelho-quente derrete. Essas amostras duráveis da lua e meteoritos são tipicamente pobres em potássio, mas felizmente, eles incorporam pequenas quantidades de urânio-238 e outros isótopos radioativos. Assim que estas rochas derretidas arrefecem e endurecem, os seus elementos radioactivos estão presos e começam a decair. A mais antiga dessas amostras são vários tipos de meteoritos, em que pouco mais da metade do urânio original decaiu para chumbo. Estas rochas espaciais primordiais, os restos da formação da terra e de outros planetas, produzem uma idade de cerca de 4,56 bilhões de anos para o sistema solar nascente. As rochas lunares mais antigas conhecidas, com cerca de 4,46 bilhões de anos, também registram esses primeiros eventos formativos (Norman et al. 2003).a terra deve ter-se formado mais ou menos ao mesmo tempo, mas a superfície original do nosso planeta inquieto agora erodiu. Apenas alguns grãos ricos em Urânio, do tamanho de areia do sólido zircão mineral, alguns tão velhos como 4,4 bilhões de anos, sobrevivem (Wilde et al. 2001). No entanto, rochas contendo urânio, em todos os continentes, fornecem uma cronologia detalhada da Terra primitiva (Hazen et al. 2008, 2009). As rochas terrestres mais antigas, com cerca de quatro bilhões de anos, apontam para as origens primitivas dos continentes. Rochas de quase 3,5 bilhões de anos atrás hospedam os mais antigos fósseis inequívocos-micróbios primitivos e estruturas semelhantes a cúpula chamados estromatólitos, que formaram suas casas rochosas (Fig. 11). Formações sedimentares distintas ricas em urânio e depósitos em camadas de óxidos de ferro de cerca de 2,5 a 2,0 bilhões de anos documentam a ascensão gradual do oxigênio atmosférico através da fotossíntese (Hazen et al. 2008, 2009). Na verdade, todas as fases da história da Terra foram datadas com precisão e precisão requintadas graças às técnicas radiométricas.
Stromatolites, tais como este 2.Exemplo de 45 bilhões de anos da região de Tervola do noroeste da Finlândia, forma por ação microbiana. Os métodos radiométricos fornecem uma abordagem precisa para a datação desses sedimentos antigos. Foto cortesia de Dominic Papineau