Radiometrinen ajoitus | tapa selvittää, kuinka vanha jokin asia on
Radiometrinen ajoitus (usein kutsutaan radioaktiiviseksi ajoitukseksi) on tapa selvittää, kuinka vanha jokin on. Menetelmässä verrataan luonnossa esiintyvän radioaktiivisen isotoopin ja sen hajoamistuotteiden määrää näytteissä. Menetelmässä käytetään tunnettuja hajoamisnopeuksia. Se on käytetyin menetelmä geokronologiassa, joka on tärkein tapa saada selville kivien ja muiden geologisten ominaisuuksien ikä, mukaan lukien itse maapallon ikä.
Sitä käytetään monien erilaisten luonnollisten ja keinotekoisten materiaalien treffeillä. Fossiileja voidaan ajoittaa ottamalla kivinäytteitä fossiilin alkuperäisen sijainnin ylä- ja alapuolelta. Radiohiiliajoitusta käytetään paljon arkeologisten materiaalien, kuten muinaisten esineiden, ajoittamiseen.
Geologisen aikaskaalan määrittämiseen käytetään radiometrisiä ajoitusmenetelmiä. Tunnetuimpia menetelmiä ovat radiohiiliajoitus, kaliumargonidatointi ja uraani-lyijy-datointi.
Kåsebergassa, noin kymmenen kilometriä Ystadista kaakkoon, Ruotsissa sijaitsevan Alen kivet ajoitettiin 600-luvulle jKr. käyttämällä hiili-14-menetelmää paikalta löydetystä orgaanisesta materiaalista.
Radioaktiivinen hajoaminen
Kaikki tavallinen aine koostuu kemiallisten alkuaineiden yhdistelmistä, joilla kullakin on oma järjestyslukunsa, joka ilmaisee protonien lukumäärän atomiytimessä. Alkuaineita on olemassa eri isotooppeina, ja kukin alkuaineen isotooppi eroaa toisistaan ytimessä olevien neutronien lukumäärän suhteen. Tietyn alkuaineen tiettyä isotooppia kutsutaan nuklidiksi. Jotkin nuklidit ovat luonnostaan epävakaita. Toisin sanoen jossain vaiheessa tällaisen nuklidin atomi muuttuu spontaanisti radioaktiivisen hajoamisen kautta eri nuklidiksi. Hajoaminen voi tapahtua hiukkasten (yleensä elektronien (beetahajoaminen), positronien tai alfahiukkasten) emissiolla tai spontaanilla ydinfissiolla ja elektronin sieppauksella.
Ikäyhtälö
Matemaattinen lauseke, joka yhdistää radioaktiivisen hajoamisen geologiseen aikaan, on:
D = D0 + N(eλt - 1)
jossa
t on otoksen ikä,
D on näytteessä olevien tytärisotooppiatomien lukumäärä,
D0 on tytärisotoopin atomien lukumäärä alkuperäisessä koostumuksessa,
N on emäisotoopin atomien lukumäärä näytteessä, ja
λ on emoisotoopin hajoamisvakio, joka on yhtä suuri kuin emoisotoopin radioaktiivisen puoliintumisajan käänteisluku kertaa luonnollinen logaritmi 2.
Tässä yhtälössä käytetään tietoja emo- ja tytärisotoopeista materiaalin jähmettymisajankohtana. Tämä tunnetaan hyvin useimpien isotooppijärjestelmien osalta. Isokronin (suoraviivainen kuvaaja) piirtämistä käytetään ikäyhtälön ratkaisemiseen graafisesti. Se osoittaa näytteen iän ja alkuperäisen koostumuksen.
Samarium-neodyymi (Sm/Nd) -isokronidiagrammi näytteistä. Great Dyke, Zimbabwe. Ikä lasketaan isokronin kaltevuudesta (viiva) ja alkuperäinen koostumus isokronin ja y-akselin leikkauspisteestä.
Preconditions
Menetelmä toimii parhaiten, jos emonuklidi tai tytärtuote ei pääse materiaaliin tai poistu siitä sen muodostumisen jälkeen. Kaikki, mikä muuttaa kahden isotoopin (alkuperäisen ja tytärisotoopin) suhteellisia määriä, on huomattava ja vältettävä mahdollisuuksien mukaan. Ulkopuolelta tuleva kontaminaatio tai isotooppien häviäminen milloin tahansa kiven alkuperäisestä muodostumisesta muuttaisi tulosta. Sen vuoksi on tärkeää saada mahdollisimman paljon tietoa ajoitettavasta materiaalista ja tarkastaa, ettei siinä ole merkkejä muutoksista.
Mittaukset olisi tehtävä näytteistä, jotka on otettu kallioperän eri osista. Tämä auttaa torjumaan kuumenemisen ja puristumisen vaikutuksia, joita kivi voi kokea pitkän historiansa aikana. Näytteen iän vahvistamiseksi saatetaan tarvita erilaisia ajoitusmenetelmiä. Esimerkiksi läntisen Grönlannin Amitsoqin gneissejä koskevassa tutkimuksessa käytettiin viittä eri radiometristä ajanmääritysmenetelmää kahdentoista näytteen tutkimiseen, ja 30 miljoonan vuoden tarkkuudella saatiin yksimielisyys 3 640 miljoonaa vuotta vanhasta näytteestä.
Kysymyksiä ja vastauksia
Q: Mitä on radiometrinen ajoitus?
V: Radiometrinen ajoitus (usein kutsutaan radioaktiiviseksi ajoitukseksi) on tapa selvittää, kuinka vanha jokin on. Siinä käytetään tunnettuja hajoamisnopeuksia luonnossa esiintyvän radioaktiivisen isotoopin ja sen hajoamistuotteiden määrän vertaamiseen näytteissä.
Kysymys: Mitkä ovat esimerkkejä materiaaleista, jotka voidaan ajoittaa radiometrisen ajoituksen avulla?
V: Radiometristä ajoitusta voidaan käyttää monenlaisten luonnollisten ja ihmisen tekemien materiaalien, kuten fossiilien, arkeologisten materiaalien ja muinaisten esineiden, ajoittamiseen.
K: Miten radiohiiliajoitus toimii?
V: Radiohiiliajoitus toimii ottamalla kivinäytteitä fossiilin alkuperäisen sijainnin ylä- ja alapuolelta. Menetelmässä käytetään sitten tunnettuja hajoamisnopeuksia tutkittavan materiaalin iän arvioimiseksi.
K: Mitä yleisiä tekniikoita käytetään radiometrisessä ajoituksessa?
V: Yleisiä radiometrisessä ajoituksessa käytettyjä tekniikoita ovat radiohiiliajoitus, kalium-argon-ajoitus ja uraani-lyijyajoitus.
K: Miten radiometristä datointia käytetään geologisen aikaskaalan määrittämiseen?
V: Radiometrisiä ajoitusmenetelmiä käytetään geologisen aikaskaalan määrittämiseen antamalla tarkkoja arvioita siitä, milloin tietyt tapahtumat ovat tapahtuneet tai milloin tietyt materiaalit ovat muodostuneet.
K: Voiko radiometristä dataa käyttää eläviin organismeihin?
V: Ei, radiometristä dataa ei voi käyttää eläviin organismeihin, koska ne eivät sisällä luonnossa esiintyviä radioaktiivisia isotooppeja, joita voitaisiin mitata tällä tekniikalla.
