''Prarusi''!!?

Uvod

Rasprave o starosti Zemlje ponekad su uzrok razdora za ljude, posebno one koji Bibliju smatraju Reči Božjom. Iako se u Bibliji starost Zemlje nigde ne pominje, ona je od velike važnosti jer oni koji veruju u striktno doslovno tumačenje prvih poglavlja knjige Postanka mogu da izračunaju približnu starost Zemlje sabiranjem godina života svih likova pobrojanih u geneologijama. Prema ovoj analizi, i prihvatajući doslovnu interpretaciju Nedelje stvaranja, čak i ako su neke generacije izostavljene iz geneologija, starost planete Zemlje bi bila manja od 10,000 godina.

Radiometrijske metode datiranja pokazuju da je Zemlja hiljadama puta starija od toga - približno 4,5 milijardi godina. Mnogi hrišćani prihvataju ovo gledište i tumače Postanak na manje doslovan način. Ipak, s druge strane, neki hrišćani smatraju da su radiometrijske metode datiranja nepouzdane, pogrešno interpretirane ili u najmanju ruku zbunjujuće. Nažalost, brojna stručna literatura na ovu temu koja je dostupna hrišćanima je netačna ili teška za razumevanje, te se konfuzija oko stvarne starosti Zemlje nastavlja.

U nastavku ovog teksta videćete opširan pregled metoda datiranja, nekoliko praktičnih primera, a biće reči i o tome do koje mere različite metode datiranja daju podudarne rezultate. Cilj ovog teksta je postizanje većeg razumevanja ove materije, posebno unutar hrišćanske zajednice. Mnogi ljudi su navedeni da sumnjaju u nalaze radiometrijskih metoda, bez da im se pruži prilika da ih razumeju. Na primer, mnogi ljudi ne znaju da se metoda ugljenik-14 (C-14) u opštem slučaju vrlo retko koristi za određivanje starosti stena. Bog nas je pozvao da budemo “mudri kao zmije” (Mateja 10:16), čak i u ovom tehnološkom dobu. Uprkos tome, različiti pogledi još uvek postoje unutar Crkve. Nesuglasice oko starosti Zemlje su relativno mala stvar u okviru celog hrišćanstva. Važno je da se složimo o prirodi Stvoriteljevoj, radije nego o prirodi njegovog stvorenja. Ali pošto nas je Bog pozvao na mudrost, ovo pitanje je svakako vredno 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 mnogobrojnih sitnih kristala, a svaki od njih se obično sastoji od nekoliko hemijskih elemenata poput gvožđa, magnezijuma, silicijuma itd. Većina ovih 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) predoređenom brzinom ili stopom raspada. Na osnovu tih postavki izvodi se zaključak kako se protok vremena može meriti u skladu sa smanjenjem broja atoma elementa roditelja i povećanjem broja atoma elementa ćerke.

wiensfig0.jpg
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 ćerke). Iako je nemoguće predvideti kada će određeno 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

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 vremena će biti potrebno da se raspadne polovina od 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.
 
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 Zemljinoj kori. Nije zabeležena pomena vredna promena u stopi raspada1.

wiensfig1ab.jpg

​
[size=-1][/size]

[size=-1]Slika 1: Brzina preticanja peska iz gornjeg dela u donji deo peščanika u poređenju sa eksponencijalnim ponašanjem radioaktivnih elemenata. Većina prirodnih procesa koje viđamo su linearni poput peska u peščaniku. Pri eksponecijalnom raspadu količina početnog materijala smanjuje se za polovinu tokom svakog pojedinačnog vremena poluraspada. Nakon dva perioda poluraspada preostaje svega četvrtina početnog materijala, nakon tri perioda poluraspada svega osmina itd. Kao što se vidi na donjoj slici, količina novonastalog elementa ćerke rapidno se uvećava na početku procesa, a potom se ovaj porast usporava sa svakim narednim periodom poluraspada. [/size]​
 
Peščanik će tačno pokazivati proteklo vreme jedino ako je potpuno izolovan od okoline. Ako se u staklu pojavi rupa kroz koju pesak može da iscuri napolje ili dodatni pesak uđe unutra, peščanik će pogrešno meriti vreme. Slično tome, stena kojoj se određuje starost mora biti potpuno zaštićena od gubitka ili dodavanja bilo roditeljskog elementa bilo njegovog elementa ćerke. Ako dođe do ovakvog poremećaja, metode određivanja starosti daće pogrešan rezultat. Kao što će biti objašnjeno kasnije u ovom tekstu, većina modernih metoda za određivanje starosti stena ima veoma dobre načine kojima se utvrđuje da li je ikada u prošlosti došlo do ovakve neželjene kontaminacije i u tom slučaju se uzorak odbacuje.

Peščanik meri koliko je vremena proteklo od trenutka kada je okrenut (u stvari, svaki peščanik meri tačno određen interval vremena, npr. dva minuta koliko je potrebno da sav pesak iscuri, tako da ova analogija nije savršena). Radiometrijsko datiranje (odnosno određivanje starosti) takođe govori koliko je vremena proteklo od određenog događaja u prošlosti. Za stene nastale tokom vulkanskih erupcija, taj događaj je obično hlađenje stene i njen prelazak iz stanja tečne lave ili magme u čvrsto stanje. U drugim slučajevima, taj događaj može biti ponovno zagrevanje stene kada se ona nađe na velikoj dubini u Zemljinoj kori (gde su temperature obično veće od 1000°C), kada se dugo zakopana stena nađe na površini (npr. pomeranjem glečera), ili trenutak smrti biljne ili životinjske jedinke.
 
Radiometrijski časovnici



2 - Termin izotop označava nekoliko različitih atoma istog elementa, od kojih svi imaju istu atomsku masu. Na primer, ugljenik ima izotope mase 12, 13 i 14 koji se označavaju kao ugljenik-12, ugljenik-13, ugljenik-14 (ili skraćeno C12, C13, C14). Od njih je jedino ugljenik-14 radioaktivan i o njemu će biti reči kasnije.


Do danas je usavršeno preko 40 različitih metoda radiometrijskog datiranja, od kojih je svaka zasnovana na drugačijem radioaktivnom izotopu2. Neki od tipičnih roditeljskih elemenata i elemenata ćerki, i njihovi periodi poluraspada, navedeni su u Tabeli 1. Kao što se iz tabele vidi, postoje ogromne razlike u dužini perioda poluraspada između pojedinih izotopa. Izotopi sa dugim periodama poluraspada veoma sporo se transformišu u stabilne elemente te su stoga pogodni za datiranje veoma starih stena. Izotopi sa kratkim periodima poluraspada ne mogu se koristiti u ovom slučaju zato što su se svi roditeljski atomi odavno raspali, nešto nalik peščaniku koji je ostavljen da stoji veoma dugo nakon što je sav pesak prešao u donji deo. Izotopi sa kratkim periodima poluraspada su stoga pogodniji za datiranje relativno skorijih događaja, i metode datiranja koje ih koriste (poput metode ugljenik-14) po pravilu su preciznije. Adekvatno poređenje bila bi upotreba štoperice umesto zidnog časovnika da se izmeri vreme u trci na 100 metara. S druge strane, za merenje perioda od nekoliko nedelja ili meseci koristili bismo kalendar a ne ručni sat.
 
Logično bi bilo zapitati se kako su izmereni periodi poluraspada, naročito oni dugi milione ili milijarde godina? Ovo je obavljeno neposredno, bilo pomoću radiokativnog detektora kojim se beleži broj atoma koji se raspadne u jedinici vremena od unapred poznate količine roditeljskog elementa ili merenjem odnosa broja atoma elementa ćerke i roditeljskog elementa u uzorku koji je originalno sadržavao samo roditeljski element. Prvi pokušaji da se radioaktivno datiranje upotrebi za određivanje starosti stena izvedeni su početkom XX veka ali je napredak na tom polju bio relativno spor sve do četrdesetih godina. Za više od pola veka, koliko je proteklo od tada, obavljeno je bezbroj merenja vremena poluraspada različitih elemenata, a same metode merenja neprekidno su usavršavane. Iako je npr. broj atoma renijuma-187 koji se radioaktivno raspadnu za 50 godina neznatan delić početne količine, broj novonastalih atoma osmijuma-187 može se odrediti veoma precizno. Treba se prisetiti činjenice da jedan gram radioaktivnog materijala sadrži oko 1021 (1 i 21 nula iza) atoma. Čak i ako se samo jedan trilioniti deo ovog broja atoma raspadne u toku jedne godine, to je još uvek milionski velik broj, a svaki od ovih atoma može biti prebrojan uz pomoć radioaktivnog detektora. Preciznost vremena poluraspada koja su navedena u Tabeli 1, veoma je velika. Sva vremena poluraspada poznata su do nivoa greške od ±2%, izuzev za renijum (±5%) te lutecijum i berilijum (±3%). Nema dokaza da su se ova vremena menjala tokom istorije. U stvari (a o tome će biti reči nešto kasnije) postoje vrlo snažni dokazi da se vremena poluraspada nisu uopšte menjala milionima i milijardama godina.
 
Primeri radiometrijskih metoda datiranja koje se koriste na vulkanskim stenama

Pozabavimo se sada metodama za određivanje starosti stena i time kako one rade. Setimo se podatka koji je ranije pomenut da se kao početni događaj od koga se računa starost stene vulkanskog porekla uzima trenutak njenog hlađenja i prelaska u čvrsto stanje. Kada se tečna vulkanska lava ohladi i očvrsne, njeni atomi ne mogu više slobodno da se kreću. Atomi elementa-ćerke koji se konstantno stvaraju u procesu radioaktivnog raspada hlađenjem stene “zamrznuti” su na mestu gde su nastali unutar stene. Ovi atomi su nalik zrncima peska koja se talože u donjem delu peščanika. Određivanje starosti stene je proces koji se izvodi u dve faze. Prvo se odredi broj atoma elementa ćerke u datom uzorku stene kao i broj atoma roditeljskog elementa. Znajući vreme poluraspada za dati par elemenata roditelj-ćerka, može se odrediti vreme koje je proteklo do nastanka takvog odnosa između ta dva broja. Međutim, u praksi proces nije tako jednostavan. Za početak, ne može se naprosto pretpostaviti da u početnom trenutku u steni nije bilo atoma elementa ćerke. Postoje slučajevi kada je ova pretpostavka sasvim opravdana, ali obično je neophodno tačno utvrditi početni broj atoma elementa ćerke kako bi se moglo obaviti precizno određivanje starosti stene. Svaka radiometrijska metoda bavi se ovim problemom na različit način. Zbog toga su neke metode pogodnije od drugih za datiranje određenih vrsta stena, zavisno od njihovog sastava i starosti.
 
Metoda kalijum-argon

Kalijum se može naći u Zemljinoj kori u velikim količinama. Jedan od njegovih izotopa, kalijum-40, radioaktivan je i raspada se u dva različita elementa ćerke, kalcijum-40 i argon-40. Ovo ne predstavlja problem, jer je odnos broja novonastalih atoma ova dva elementa dobro poznat i uvek konstantan – od svih novonastalih atoma 11,2% biće atomi argona-40, a preostalih 88,8% biće kalcijum-40. U nekim situacijama starost stena se određuje pomoću kalijum-kalcijum metoda, ali ovo nije čest slučaj jer se početni sadržaj kalcijuma teško određuje. Argon je, sa druge strane, gas. Kada se stena još nalazi u stanju tečne lave, svi gasovi teže da “pobegnu” na isti način kao što mehurići vazduha uvek izlaze na površinu vode. Kada lava očvrsne, argon koji nastaje od tog trenutka više ne može da izađe napolje. Na ovaj način kalijum-argonski “časovnik” počinje svoj rad onog trenutka kada data stena pređe u čvrsto stanje. U najprostijem slučaju sve što geolozi treba da urade za određivanje starosti uzorka stene jeste merenje odnosa kalijuma-40 i argona-40. Starost stene se potom može izračunati pomoću sledeće jednačine:

equation1.jpg

t – vreme u godinama, h – vreme poluraspada, ln – prirodni logaritam.
​


Zastupnici ideje “mlade Zemlje” (odnosno ideje da Zemlja nije starija od 10,000 godina) pre izvesnog vremena su objavili rezultate istraživanja u kojem su metodom kalijum-argon izmerili starost stena nastalih tokom vulkanske erupcije od pre samo nekoliko godina. Izmerena vrednost bila je reda veličine nekoliko miliona godina. Ovo je kasnije poslužilo kao široko korišćeni argument da je metoda kalijum-argon bezvredna jer daje pogrešne rezultate. Greška je, međutim, na strani onih koji su ovo merenje izveli. Kalijum-argon metoda, sa svojim veoma dugim vremenom poluraspada, potpuno je neodgovarajuća za datiranje stena starih svega nekoliko godina ili decenija. Jedino što je ovim eksperimentom postignuto je pokazivanje da se određena merna metoda može “prevariti” ako se svesno koristi na neodgovarajući način. Do pogrešnog merenja u ovom slučaju došlo je zbog značajnog prisustva argona “siročića” (što je objašnjeno ranije u ovom tekstu, a prvi put primećeno još pre 50 godina). Gotovo je sigurno da se ovo merenje ne bi poklopilo sa rezultatima dobijenim iz drugih metoda, a određivanje starosti stene sa nekoliko nezavisnih i različitih metoda je danas standardna praksa.


Međutim, u praksi se dešava da mala količina argona ostane zarobljena u steni tokom procesa otvrdnjavanja i ovaj argon je obično u obliku sitnih mehurića vazduha. Jedan procenat vazduha koji udišemo je argon. Svaka količina argona prisutna u steni u vidu mehurića vazduha, mora se uzeti u obzir prilikom određivanja starosti stene ako je dovoljno velika u poređenju sa radiogenskim argonom (tj. argonom nastalim procesima radioaktivnog raspada). Ovo će, po pravilu, biti slučaj ako starost stene nije velika (te nije bilo vremena da se generiše veća količina radiogenskog argona) ili ako je originalan sadržaj kalijuma bio relativno nizak. Za praktičnu upotrebu metode kalijum-argon neophodan je način za određivanje količine argona koji se nalazi u mehurićima vazduha zarobljenim u steni. Ovo se izvodi prilično lako jer i sam argon ima nekoliko izotopa od kojih je u prirodi najviše argona-36. Odnos dva izotopa, argona-40 i argona-36, u vazduhu je poznat i iznosi 295 (na svaki atom argona-40 dolazi 295 atoma argona-36), pa se starost stena lako određuje prostim merenjem ukupne količine argona i oduzimanjem količine argona-36.

Starost stena najbolje se određuje upotrebom nekoliko različitih metoda za datiranje istog uzorka. Iako je metoda kalijum-argon veoma jednostavna za upotrebu, mali je broj slučajeva kada njegovi rezultati nisu saglasni sa onim dobijenim putem drugih metoda. Ovo se obično dešava kada mehurići gasa zarobljeni u steni ne potiču od atmosferskog vazduha već dolaze iz duboke unutrašnjosti Zemlje. Ovako prisutan argon naziva se “siroče” jer ne potiče ni od raspadajućeg kalijuma ni od atmosferskog vazduha. U malom broju slučajeva kada se u steni zatekne “siroče” argon, obično se dobija starost veća od stvarne. Međutim, šezdesetih godina XX veka naučnici su pronašli rešenje ovog problema, odnosno usavršenu argon-argon tehniku datiranja o kojoj će biti reči u sledećem odeljku.
 
Metoda argon-argon

Iako je proteklo skoro pola veka od uvođenja ove tehnike u upotrebu, oni koji sumnjaju u pouzdanost radiometrijskih metoda datiranja retko o njoj raspravljaju. Koriste se potpuno isti elementi kao u metodi kalijum-argon, ali je način izračunavanja vremena (odnosno starosti stene) drugačiji. Umesto da nađe odnos ukupno prisutnog kalijuma i argona koji ne potiče iz mehurića vazduha, metoda argon-argon u stanju je da precizno utvrdi koliko je ukupnog argona nastalo radioaktivnim raspadom kalijuma.

U ovoj metodi uzorak stene postavlja se unutar nuklearnog reaktora gde ostaje nekoliko sati. Jezgro reaktora emituje veliki broj neutrona koji izazivaju radioaktivni raspad kalijuma-40 u argon-39. Argon-39 se ne nalazi kao slobodan u prirodi jer ima kratko vreme poluraspada od samo 269 godina (ovaj period ne utiče na tačnost metode argon-argon ako se merenje obavi u roku od približno pet godina nakon bombardovanja uzorka neutronima). Nakon postupka u reaktoru, uzorak stene postavlja se u peć gde se zagreva i oslobađa argon-40 i argon-39 koji se koriste za dalju analizu. Ideja je sledeća – ako se temperatura uzorka podiže u jednakim intervalima i ako oba izotopa, argon-40 i argon-39, potiču isključivo od radioaktivnog raspada, njihov odnos u oslobođenom gasu biće konstantan bez obzira na rast temperature. Ako je pak u uzorku prisutan argon-40 koji ne potiče iz raspada kalijuma-40 (zarobljen u mehurićima vazduha ili “siroče”) odnos dva izotopa neće biti konstantan i menjaće se sa porastom temperature. Ako se ovo ustanovi, uzorak se odbacuje i ne koristi za određivanje starosti stene.

Slika 2 pokazuje primer “dobrog” argon-argon uzorka. činjenica da je linija na dijagramu skoro horizontalna govori da praktično sav argon u uzorku potiče iz radioaktivnog raspada kalijuma, te da se ovaj uzorak može koristiti za pouzdano datiranje. Sadržaj kalijuma-40 može se odrediti množenjem sadržaja argona-39 faktorom koji zavisi od vremena koje je uzorak proveo u reaktoru. Kada je ovaj podatak poznat, položaj horizontalne linije u dijagramu pokazuje starost stene baziranu na standardnom postupku merenja odnosa kalijuma-40 i argona-40 (što je objašnjeno ranije u metodi kalijum-argon).

wiensfig2.gif


​
[size=-1][/size]

[size=-1]Slika 2: Tipičan dijagram dobijen metodom argon-argon. Svaki mali pravougaonik predstavlja prividnu starost uzorka dobijenu tokom jednog perioda zagrevanja. Gornja i donja ivica pravougaonika određuju gornji i donji limit za izračunatu starost. Starost uzorka određuje se na osnovu izmerenog odnosa argon-40/argon-39 i broja neutrona kojima je uzorak bio izložen u nuklearnom reaktoru. Na horizontalnoj osi vidi se ukupna količina argona-39 oslobođenog iz uzorka. Pouzdano određivanje starosti metodom argon-argon imaće mnogo malih koraka u procesu zagrevanja gde svaki daje isti odnos argon-40/argon-39. Starost stene određena je položajem horizontalne linije, odnosno prosečnom vrednošću svih koraka, u ovom slučaju oko 140 miliona godina. Preuzeto iz S. Turner et al. (1994) Earth and Planetary Science Letters, 121, pp. 333-348. [/size]​
 
Postoje slučajevi u praksi kada metoda argon-argon ne može tačno da odredi starost stene, čak i ako se u njoj nalazi dovoljna količina kalijuma za analizu i ako je sama stena dovoljno stara. Ovo se obično dešava ako je stena u nekom trenutku svog postojanja, a nakon početnog očvršćavanja, prošla ponovo kroz process zagrevanja (obično preko 1000 °C) i hlađenja. Ukoliko se ovo dogodilo, sadržaj argona u steni biće poremećen i linija na dijagramu neće biti ravna niti horizontalna. Primer ovakvog dijagrama može se videti na Slici 3. Lako je uočljivo da nema ravnomerno horizontalnog dela linije, pa je i određivanje starosti nemoguće. U pojedinim slučajevima postoje dva različita horizontalna segmenta koji pokazuju dve starosti stene, onu kada se stena inicijalno formirala i onu kada je prošla kroz proces ponovnog zagrevanja i hlađenja. Važna činjenica vezana za metodu argon-argon je sledeća: Umesto da pokaže pogrešan rezultat, ova metoda će ukazati u kojim slučajevima je određivanje starosti nemoguće usled kontaminacije uzorka i takvi uzorci će biti odbačeni. Mnoge druge metode datiranja imaju ugrađene kontrolne mehanizme kojima se potvrđuje ili odbacuje pretpostavka o kontaminaciji uzorka, a neke od njih biće opisane u nastavku teksta.

wiensfig3.gif


​
[size=-1][/size]

[size=-1]Slika 3: Primer argon-argon dijagrama iz koga je nemoguće odrediti starost stene. Prividna starost različita je za svaki pravougaonik pa oblik linije drastično odstupa od poželjnog horizontalnog. Ovaj uzorak je podvrgnut ekstremno visokom dinamičkom pritisku od 420,000 atmosfera kako bi se simulirao udar meteora, što je izuzetno redak događaj u geološkoj istoriji Zemlje. Ovaj pritisak je zagrejao uzorak što je dovelo do preraspodele argona unutar njega te nemogućnosti tačnog utvrđivanja starosti. Pre nego što je podvrgnut udarnom pritisku, starost uzorka iznosila je 450 miliona godina (isprekidana linija na dijagramu). [/size]​
 
Metoda rubidijum-stroncijum

Kod skoro svih metoda datiranja, izuzev u kalijum-argon i srodnoj argon-argon metodi, u uzorku kome se određuje starost postoji određena količina elementa-ćerke u trenutku kada se stena ohladila i očvrsnula. Upotreba ovih metoda stoga donekle nalikuje pokušaju da se kaže koliko je vremena prošlo od trenutka okretanja peščanog časovnika, ali pre nego što je sav pesak iscureo na dno. Postoje načini da se reši ovaj problem kod peščanog časovnika. Može se, na primer, napraviti skala na površini peščanika koja bi tačno označavala koliko peska je iscurelo do određenog trenutka te se tako može precizno meriti vreme. Veća preciznost dala bi se postići ako se u obzir uzme trenje između peska i stakla ili između samih zrnaca peska. Takođe, postoje pouzdani načini da se kaže koliko je elementa-ćerke bilo u datom uzorku u trenutku kada se data stena ohladila iz vulkanske lave.

U metodi rubidijum-stroncijum rubidijum-87 se radioaktivno raspada sa vremenom poluraspada od 48,8 milijardi godina i transformiše u stroncijum-87. Sam stroncijum ima nekoliko izotopa koji su stabilni i ne raspadaju se dalje. Odnos stroncijuma-87 i nekog od njegovih stabilnih izotopa, recimo stroncijuma-86, raste tokom vremena kako se sve više i više rubidijuma-87 pretvara u stroncijum-87. Međutim, u trenutku kada se stena formirala iz tečne lave svi njeni delovi imaju isti odnos stroncijum-87/stroncijum-86 jer su u tečnoj lavi ovi izotopi bili dobro izmešani. U isto vreme pojedini minerali koji sačinjavaju stenu će imati viši rubidijum/stroncijum odnos od drugih. Atom rubidijuma je veći od atoma stroncijuma tako se lakše smesti u kristalne rešetke pojedinih minerala, a teže kod drugih.

Na Slici 4 je dijagram kakav se koristi u određivanju starosti stena metodom rubidijum-stroncijum. Na njegovoj vertikalnoj osi vidi se odnos stroncijum-87/stroncijum-86, a na horizontalnoj osi je odnos rubidijum-87/stroncijum-86. U početku, svi minerali koji čine jednu stenu leže na horizontalnoj crvenoj liniji jer svi imaju isti odnos stroncijum-87/stroncijum-86, ali sa različitim odnosima rubidijum-87/stroncijum-86. Kako vreme prolazi i stena stari, svi uzorci se pomeraju naviše, ali nejednakom brzinom. Odnos stroncijum-87/stroncijum-86 raste, ali različito u različitim mineralima jer se, zbor različitog sadržaja rubidijuma, u nekima od njih stvara više stroncijuma-87, a u nekima manje. Ovaj porast obeležen je na dijagramu isprekidanim linijama sa strelicama čije su dužine proporcionalne odnosu stroncijum-87/stroncijum-86. Stoga će puna linija koja povezuje sve tačke od početnog horizontalnog položaja postajati sve strmija kako stena stari.
 
Sve kose linije koje se mogu konstruisati u različitim dobima starosti stene treba da prolaze kroz jednu zajedničku tačku koja leži na crvenoj horizontalnoj liniji (konstantan stroncijum-87/stroncijum-86 odnos) i to na njenom levom kraju. Ova tačka, gde je odnos rubidijum-87/stroncijum-86 jednak nuli, govori nam koliki je bio početni odnos stroncijum-87/stroncijum-86. Iz ovoga se može odrediti početni sadržaj stroncijuma-87 a to je ključni podatak za pravilno određivanje starosti date stene. Nagib linije na dijagramu rubidijum-stroncijum proporcionalan je starosti stene. Što je stena starija, linija na dijagramu biće strmija. Ako se nagib linije (odnosno tangens ugla) označi sa m, a vreme poluraspada rubidijuma sa h, starost stene t u godinama može se izračunati na sledeći način:

equation2.jpg


​
Za sistem elemenata s veoma dugim vremenom poluraspada, poput para rubidijum-stroncijum, vrednost nagiba linije m će biti relativno mala. Na primer, ako linija slična onoj na Slici 4, ima nagib m = 0,5110 (ova vrednost se može utvrditi vrlo precizno jer se odnos stroncijumovih izotopa meri s greškom manjom od jednog deset-hiljaditog dela) i ako znamo da je vreme poluraspada rubidijuma h = 48,8 milijardi godina, možemo izvesti sledeću racunicu:

equation3.jpg



wiensfig4.gif


​
[size=-1][/size]

[size=-1]Slika 4: Rubidijum-stroncijum tri-izotopni dijagram. Kada se stena ohladi i očvrsne iz tečne lave, svi njeni minerali imaju isti odnos stroncijum-87/stroncijum-86, ali se razlikuju po sadržaju rubidijuma. Kako stena stari količina rubidijuma u njenim mineralima opada, a količina stroncijuma-87 raste što je prikazano isprekidanim linijama sa strelicama. Minerali sa većim sadržajem rubidijuma na početku dobijaju više stroncijuma-87 pa se i više “penju” na dijagramu za razliku od onih čiji je porast manje izražen. Treba primetiti da u bilo kom trenutku sve karakteristične tačke leže na istoj liniji. Ako ovo nije slučaj, stena je verovatno kontaminirana i kao takva se odbacuje. [/size]​
wiensfig5.gif


​
[size=-1][/size]

[size=-1]Slika 5: Početna količina stroncijuma-87 (količina prisutna u trenutku kada je stena prešla iz tečnog u čvrsto stanje) može se precizno utvrditi na osnovu sadašnjeg sastava ukoliko se kosa linija produži ulevo sve dok ne preseče vertikalnu osu (tačku gde je sadržaj rubidijuma-87 jednak nuli). Ovo je logično, jer ako u sistemu u datom trenutku nema rubidijuma-87, odnos stroncijum-87/stroncijum-86 biće konstantan. Nagib kose linije koristi se za sračunavanje starosti uzorka. [/size]​
 
Iako se metoda rubidijum-stroncijum smatra veoma pouzdanom, u veoma retkim slučajevima može doći do pogrešnog očitavanja. Jedan od mogućih uzroka pojave greške jeste datiranje stene koja sadrži pojedine minerale starije od osnovnog sastava. Ovo se obično događa kada magma dok teče u unutrašnjosti Zemlje pokupi i rastopi minerale stena kroz koje protiče. U najvećem broju ovakvih slučajeva dobar geolog može golim okom uočiti razliku između ovih tzv. “ksenolita” i ostatka stene sačinjenog od mlađih minerala. Ukoliko se slučajno ovakvi uzorci podvrgnu datiranju, neće se dobiti prava linija na dijagramu i to će biti dobar indikator o počinjenoj greški. Druga poteškoća u korišćenju metode rubidijum-stroncijum slična je onoj opisanoj u metodi argon-argon. Naime, ukoliko je stena u svoj geološkoj prošlosti prošla kroz proces metamorfoze, odnosno jedan ili više ciklusa ponovnog zagrevanja (ali ne i potpunog topljenja) i hlađenja dobijeni podaci o starosti izgledaće konfuzno i sve karakteristične tačke neće ležeti na pravoj liniji. Ako su se pojedini minerali u steni samo zagrejali do visoke temperature, a pojedini pak potpuno otopili, oni prvi davaće originalnu starost, a ovi drugi metamorfoznu. čim se ova konfuzija u podacima primeti, uzorak se odbacuje i ne koristi se za određivanje starosti.

Takođe, u nekoliko veoma retkih slučajeva metoda rubidijum-stroncijum dao je dijagram na kome sve tačke leže na pravoj liniji, ali sama linija ne pokazuje tačnu starost stene. Ovo se dešava kada lava od koje je stena nastala nije bila dobro izmešana pre nego što je očvrsnula tako da postoje dve smeše s različitim odnosom rubidijuma i strocnijuma. Kod jedne od njih ovaj odnos blizak je gornjem kraju linije (kao na Slici 4) dok je odnos rubidijuma i stroncijuma kod druge smeše bliži donjem kraju linije. U ovom slučaju svi minerali od kojih je sastavljena stena imaju u sebi ove dve smeše a ukupni sastav nalazi se negde između njih. Ovo se naziva “dvokomponentna linija mešanja” i izuzetno retko se sreće u praksi. U dosadašnjoj upotrebi metode rubidijum-stroncijum opisano je oko 30 ovakvih slučajeva od nekoliko desetina hiljada obavljenih merenja. Ako postoji sumnja da je tretirani uzorak dvokomponentna mešavina dobijeni rezultati moraju biti potvrđeni ili odbačeni ponovnim merenjem nekom drugom metododm datiranja. Saglasnost rezultata dobijenih pomoću nekoliko različitih mernih metoda, najbolji je način da se izbegnu moguće greške u određivanju starosti stena.
 
Ehej, al' ga ti istovari ( na ovo sam mislio kada sam rekao "nekoliko recenica"). U svakom slucaju, pitanje nije bilo na cemu se zasnivaju radiometrijske metode, vec da li su ti poznate nedoslednosti prilikom datiranja navodnih covekovih predaka pomocu tih metoda?
 
Prijavite se ili registrujte da biste poslali poruku.

Back
Top