6.9.13.
R adi ometr i j sko Dati r anj e
R adiometrijske adiometrijske metode datiranja Pogled iz hrišćanskog ugla Dr. Rodžer K. Vins (Roger C. Wiens) Dr. Vins je doktorirao fiziku na temi izotopa u meteorima uključujući i metodu datiranja izlaganja kosmičkim zracima. U vreme pisanja prvog izdanja ovog rada, bio je zaposlen na Kalifornijskom tehnološkom institutu (Caltech), na odeljenju za geološka i planetarna istraživanja. Sada radi u Nacionaloj laboratoriji u Los Alamosu, u grupi za kosmička i atmosferska istraž is traživanja. ivanja.
Adresa za korespondenciju: : 941 Estates Drive, Los Alamos, NM 87544 Prvo izdanje objavljeno ob javljeno 1994, 1994, prerađena prerađena verzija v erzija 2002.
Predgovor Radiometrijsko datiranje – postupak određivanja starosti stena na osnovu radioaktivnog raspada pojedinih elemenata – u širokoj je upotrebi već više od pola veka. Do danas je usavršeno preko 40 ovakvih postupaka gde svaki koristi različit radioaktivni element ili različitu metodu merenja njegovog sadržaja. Do danas je takođe postalo sasvim jasno da različite metode daju međusobno saglasne rezultate te koherentnu sliku prema kojoj je planet planetaa Zemlja nas nastal talaa v eoma davno. dav no. Dalja Dalja potvrda potv rda njihove njihov e pouzdan po uzdanosti osti potiče od potpune potpune saglasnosti rezultata dobijenih ovim metodama sa rezultatima drugih metoda određivanja starosti kao što su godovi drveta ili ledena jezgra. Mnogi hrišćani navedeni su da sumnjaju u pouzdanost radiometrijskih metoda datiranja i ne znaju ništa o brojnim laboratorijskim merenjima koja dokazuju konsistentnost pomenutih metoda. Mnogi takođe ne znaju da se u rad na radiometrijskom datiranju neretko aktivno uključuju i hrišćani vernici. Ovaj tekst relativno jednostavno opisuje kako rade pojedine radiometrijske metode, sa kolikom kolikom tačnošću se određuju vremena poluraspada radioaktivnih elemenata te starost samih stena, i kako se nalazi jedne metode proveravaju merenjima obavljenim nekom drugom metodom. Takođe su razobličene neke od najčešćih zabluda o ovoj materiji prisutnih među hrišćanskim vernicima. Ovaj tekst je dostupan na Internetu preko Američkog naučnog udruženja (American Scientific Affiliation) i srodnih sajtova a cilj mu je da podstakne veće razumevanje ovog važnog pitanja.
Sadržaj Uvod Opšti pregled Radiometrijski časovnici www.teor i j aevol uci j e.com/r adi odati r anj e.html
1/45
6.9.13.
R adi ometr i j sko Dati r anj e
Primeri radiometrijskih metoda koje se koriste na vulkanskim stenama Kalijum – argon Argon – argon Rubidijum – Stroncijum Samarijum – Neodimijum, Lutecijum – Hafnijum i Renijum – Osmijum Uran – Olovo Starost Zemlje Nestali Nestali izotopi izo topi – iscu i scureli reli peščanici peščanici Kosmički radionuklidi: Ugljenik-14, berilijum-10, hlor-36 Radiometrijsko datiranje geološki mladih uzoraka (< 100,000 godina) Ne-radiometrijske metode datiranja datiranja za periode period e od o d posl po slednjih ednjih 100 100,000 ,000 godina Ledena jezgra Varve Druge tehnike godišnjeg taloženja Termoluminisencija Elektronska spin rezonanca (ESR) Datiranje izlaganja kosmičkim zracima Koliko su pouzdane pouzdane postojeće po stojeće metode određiv određi v anja anja starost starosti? i? Sumnjičavci ne odustaju Prividna starost? Pravilno tumačenje Istine Dodatak: Najčešće zablude u vezi sa radiometrijskim metodama datiranja Napomena Napomena čitaocu č itaocu Beleška o autoru Rečnik Rečnik pojmova po jmova
Uvod Rasprave o starosti Zemlje mogu zbuniti ili čak uvrediti mnoge ljude, posebno one koji Bibliju shvataju doslovno i smatraju je istinskom Reči Božjom. Iako se u Bibliji starost Zemlje nigde ne pominje, ova tema je postala jedno od najčešćih pitanja u raspravi o geološkoj istoriji naše planete jer su oni koji veruju u biblijsku verziju postanja sveta uspeli da odrede približan trenutak nastanka naše planete sabiranjem prosečne dužine životnog veka svih likova pobrojanih u Knjizi Postanja. Prema ovoj analizi, i prihvatajući bukvalnu interpretaciju Nedelje stvaranja, starost planete Zemlje je manja od 10,000 godina. Radiometrijske metode datiranja pokazuju nešto sasvim drugo – Zemlja je hiljadama puta starija od toga - priibližno 4,5 milijardi godina. Mnogi duboko religiozni hrišćani prihvataju ovo gledište i u skladu s njim manje doslovno tumače Bibliju. Ipak, neki od njih i dalje smatraju da su radiometrijske metode nepouzdane, pogrešno interpretirane ili, u najboljem slučaju, zbunjujuće. Nažalost, brojna stručna literatura o ovoj temi je delom netačna ili teška za razumevanje, te se konfuzija oko stvarne starosti Zemlje nastavlja. www.teor i j aevol uci j e.com/r adi odati r anj e.html
2/45
6.9.13.
R adi ometr i j sko Dati r anj e
Primeri radiometrijskih metoda koje se koriste na vulkanskim stenama Kalijum – argon Argon – argon Rubidijum – Stroncijum Samarijum – Neodimijum, Lutecijum – Hafnijum i Renijum – Osmijum Uran – Olovo Starost Zemlje Nestali Nestali izotopi izo topi – iscu i scureli reli peščanici peščanici Kosmički radionuklidi: Ugljenik-14, berilijum-10, hlor-36 Radiometrijsko datiranje geološki mladih uzoraka (< 100,000 godina) Ne-radiometrijske metode datiranja datiranja za periode period e od o d posl po slednjih ednjih 100 100,000 ,000 godina Ledena jezgra Varve Druge tehnike godišnjeg taloženja Termoluminisencija Elektronska spin rezonanca (ESR) Datiranje izlaganja kosmičkim zracima Koliko su pouzdane pouzdane postojeće po stojeće metode određiv određi v anja anja starost starosti? i? Sumnjičavci ne odustaju Prividna starost? Pravilno tumačenje Istine Dodatak: Najčešće zablude u vezi sa radiometrijskim metodama datiranja Napomena Napomena čitaocu č itaocu Beleška o autoru Rečnik Rečnik pojmova po jmova
Uvod Rasprave o starosti Zemlje mogu zbuniti ili čak uvrediti mnoge ljude, posebno one koji Bibliju shvataju doslovno i smatraju je istinskom Reči Božjom. Iako se u Bibliji starost Zemlje nigde ne pominje, ova tema je postala jedno od najčešćih pitanja u raspravi o geološkoj istoriji naše planete jer su oni koji veruju u biblijsku verziju postanja sveta uspeli da odrede približan trenutak nastanka naše planete sabiranjem prosečne dužine životnog veka svih likova pobrojanih u Knjizi Postanja. Prema ovoj analizi, i prihvatajući bukvalnu interpretaciju Nedelje stvaranja, starost planete Zemlje je manja od 10,000 godina. Radiometrijske metode datiranja pokazuju nešto sasvim drugo – Zemlja je hiljadama puta starija od toga - priibližno 4,5 milijardi godina. Mnogi duboko religiozni hrišćani prihvataju ovo gledište i u skladu s njim manje doslovno tumače Bibliju. Ipak, neki od njih i dalje smatraju da su radiometrijske metode nepouzdane, pogrešno interpretirane ili, u najboljem slučaju, zbunjujuće. Nažalost, brojna stručna literatura o ovoj temi je delom netačna ili teška za razumevanje, te se konfuzija oko stvarne starosti Zemlje nastavlja. www.teor i j aevol uci j e.com/r adi odati r anj e.html
2/45
6.9.13.
R adi ometr i j sko Dati r anj e
U nastavku ovog teksta videćete opis nekoliko najpopularnijih metoda datiranja, nekoliko praktičnih primera, a biće reči i o tome do koje mere različite metode datiranja daju podudarne rezultate. Cilj je veće razumevanje ove materije, posebno unutar hrišćanske zajednice. Mnogi ljudi sumnjaju u nalaze radiometrijskih metoda a ne znaju dovoljno o njima. Na primer, ne znaju da se metoda ugljenik-14 (C-14) u opštem slučaju ne može koristiti za određivanje starosti stena. Bog nas je pozvao da budemo “mudri kao zmije” (Mateja 10:16), čak i u ovom tehnološkom dobu. Uprkos svemu, različiti pogledi još uvek postoje unutar Crkve. Za ceo hrišćanski svet neslaganje oko starosti Zemlje pitanje je od relativno malog značaja; ali pošto nas je Bog pozvao na mudrost, ova materija je svakako v redna proučavanja. proučavanja.
Opšti pregled Na ovom mestu potrebno je dodati jedno pojašnjenje – mnogi ljudi smatraju da se radioaktivni elementi koriste samo u nuklearnim elektranama ili u atomskim bombama. U stvari, radioaktivnost je svuda oko nas. U svakoj steni, drvetu ili živom biću postoji vrlo mala količina radioaktivnih elemenata koji se neprestano razgrađuju odnosno radioaktivno raspadaju i pretvaraju u druge elemente - izotope. Ovo je prirodan i bezopasan proces koji je sastavni deo fizičkog sveta. Stene su sačinjene od brojnih sitnih kristala, a svaki od njih se obično sastoji od nekoliko hemijskih elemenata elemenata poput gvožđa, gvo žđa, magnezi magnezijum juma, a, silicijuma silicijuma itd. Većina Veći na ovih ov ih elemenata elemenata su u prirodi stabilni i ne menjaju se tokom vremena, ali postoje i određeni elementi čija atomska struktura u normalnom stanju nije stabilna. Atomi pojedinih elemenata imaju osobinu da se tokom vremena pretvore u atome drugog elementa. Ovaj proces naziva se radioaktivni raspad, dok se ti elementi zovu radioaktivni elementi. Ako postoji mnoštvo atoma originalnog elementa (uobičajeni naziv je element roditelj), njegovi atomi će se pretvarati (raspadati) u atome drugog elementa (element ćerka) prema unapred poznatoj brzini ili stopi raspada. Na osnovu tih postavki izvodi se zaključak kako se protok vremena može meriti u skladu sa smanjenjem broja atoma elementa roditelja i povećanjem pov ećanjem broja atoma elementa elementa ćerke. Radiometrijsko datiranje može se uporediti sa procesom koji se odigrava u peščanom časovniku. Kada se peščani časovnik okrene, pesak curi iz gornjeg dela u donji. Atomi radioaktivnih elemenata su poput zrna peska u časovniku – kako se smanjuje broj zrna peska u gornjem delu (ili roditeljskom elementu), tako raste broj zrna u donjem delu (odnosno broj atoma elementa elementa ćerke). Iako je nemoguće predvideti predv ideti kada će određeno određe no zrno peska pasti iz gornjeg dela u donji deo peščanika, može se sa velikom preciznošću izračunati koliko je vremena potrebno da bi ceo pesak iscureo. Kada se ovo dogodi, peščanik prestaje da meri vreme sve dok se ponovo ne okrene. Slično ovome, kada se svi atomi elementa roditelja pretvore u atome elementa ćerke, stena prestaje da “meri” vreme i proces može početi iznova jedino ako se u njoj nađe nova količina originalnog radioaktivnog elementa elementa www.teor i j aevol uci j e.com/r adi odati r anj e.html
3/45
6.9.13.
R adi ometr i j sko Dati r anj e
Za razliku od peščanika gde je brzina isticanja peska konstantna tokom celog procesa, broj novonastalih atoma elementa ćerke opada kako se smanjuje broj atoma roditeljskog elementa (Slika 1). Ako je potrebno određeno vreme za radioaktivni raspad polovine ukupnog broja polaznih atoma, isto toliko v remena će biti bi ti potrebno da se raspadn raspadnee polovina polov ina od preostale preostale polovine (ili četvrtina početnog broja). U sledećem ciklusu raspašće se polovina od ove preostale količine ili osmina početnog broja. Nakon deset ovakvih ciklusa preostane manje od jednog hiljaditog dela početnog broja roditeljskog elementa. Vreme koje je potrebno da se polovina atoma originalnog elementa radioaktivno raspadne i pretvori u atome elementa ćerke, naziva se period poluraspada i on je jedinstven (unikatan) za svaki radioaktivni element. Jednačina kojom se izračunava broj atoma roditeljskog elementa vrlo je jednostavna a njen oblik je eksponecijalan. Uprkos mnogim nemuštim pokušajima da se dokaže suprotno, do sada nije zabeležen slučaj da ponašanje nekog radiokativnog elementa odstupa od ovog fundamentalnog pravila. 1 - u svega nekoliko slučajeva primećena je promena u stopi raspada pojedinih elemenata, ali nijedan od njih nema uticaja na metode određivanja starosti stena. O ovim specijalnim slučajevima biće reči nešto kasnije. Takođe, za razliku od peščanika, pri radiokativnom raspadu nemoguće je promeniti brzinu (stopu) kojom se atomi roditeljskog elementa transformišu u atome elementa ćerke. Ako protresete peščanik, nagnete ga pod drugačijim uglom ili stavite u vozilo s velikim ubrzanjem, promeniće se vreme potrebno da pesak pređe iz jednog dela u drugi . Radioaktivni elementi su, sa druge strane, bili podvrgnuti ekstremno visokim i niskim temperaturama, pritiscima, ubrzanjima i jakim hemijskim reakcijama - svim uslovima za koje se može pretpostaviti da su delovali na običnu stenu bilo gde u Zemljnoj kori. Nije zabeležena pomena vredna promena u stopi raspada1.
www.teor i j aevol uci j e.com/r adi odati r anj e.html
4/45