Datazione radiometrica
La datazione radiometrica (spesso chiamata datazione radioattiva) è un modo per scoprire l'età di qualcosa. Il metodo confronta la quantità di un isotopo radioattivo presente in natura e dei suoi prodotti di decadimento nei campioni. Il metodo usa tassi di decadimento noti. È il metodo più usato in geocronologia, il modo principale per conoscere l'età delle rocce e di altre caratteristiche geologiche, compresa l'etàdella Terra stessa.
Viene usato per datare molti tipi di materiali naturali e artificiali. I fossili possono essere datati prendendo campioni di rocce sopra e sotto la posizione originale del fossile. La datazione radiometrica viene usata anche per datare i materiali archeologici, inclusi i manufatti antichi.
I metodi di datazione radiometrica sono utilizzati per stabilire la scala temporale geologica. Tra le tecniche più conosciute ci sono la datazione al radiocarbonio, la datazione al potassio-argon e la datazione all'uranio-piombo.
Le pietre di Ale a Kåseberga, una decina di chilometri a sud-est di Ystad, in Svezia, sono state datate al 600 d.C. utilizzando il metodo del carbonio-14 su materiale organico trovato nel sito.
Decadimento radioattivo
Tutta la materia ordinaria è costituita da combinazioni di elementi chimici, ognuno con il proprio numero atomico, che indica il numero di protoni nel nucleo atomico. Gli elementi esistono in diversi isotopi, e ogni isotopo di un elemento differisce nel numero di neutroni nel nucleo. Un particolare isotopo di un particolare elemento è chiamato nuclide. Alcuni nuclidi sono naturalmente instabili. Cioè, ad un certo punto nel tempo, un atomo di tale nuclide si trasformerà spontaneamente in un nuclide diverso per decadimento radioattivo. Il decadimento può avvenire per emissione di particelle (di solito elettroni (decadimento beta), positroni o particelle alfa) o per fissione nucleare spontanea e cattura di elettroni.
L'equazione dell'età
L'espressione matematica che mette in relazione il decadimento radioattivo con il tempo geologico è:
D = D0 + N(eλt - 1)
dove
t è l'età del campione,
D è il numero di atomi dell'isotopo figlio nel campione,
D0 è il numero di atomi dell'isotopo figlio nella composizione originale,
N è il numero di atomi dell'isotopo padre nel campione, e
λ è la costante di decadimento dell'isotopo genitore, uguale all'inverso dell'emivita radioattiva dell'isotopo genitore per il logaritmo naturale di 2.
Questa equazione usa informazioni sugli isotopi genitori e figli al momento della solidificazione del materiale. Questo è ben noto per la maggior parte dei sistemi isotopici. La tracciatura di un isocrono (grafico a linea retta) è usata per risolvere l'equazione dell'età in modo grafico. Mostra l'età del campione e la composizione originale.
Tracciato isocrono del samario-neodimio (Sm/Nd) di campioni. dal Great Dyke, Zimbabwe. L'età è calcolata dalla pendenza dell'isocrono (linea) e la composizione originale dall'intercetta dell'isocrono con l'asse y.
Precondizioni
Il metodo funziona meglio se né il nuclide genitore né il prodotto derivato entrano o lasciano il materiale dopo la sua formazione. Tutto ciò che cambia le quantità relative dei due isotopi (originale e figlia) deve essere notato, ed evitato se possibile. La contaminazione dall'esterno, o la perdita di isotopi in qualsiasi momento dalla formazione originale della roccia, cambierebbe il risultato. È quindi essenziale avere quante più informazioni possibili sul materiale da datare e controllare eventuali segni di alterazione.
Le misurazioni dovrebbero essere effettuate su campioni provenienti da diverse parti del corpo della roccia. Questo aiuta a contrastare gli effetti del riscaldamento e dello schiacciamento, che una roccia può sperimentare nella sua lunga storia. Per confermare l'età di un campione possono essere necessari diversi metodi di datazione. Per esempio, uno studio sugli gneiss Amitsoq della Groenlandia occidentale ha usato cinque diversi metodi di datazione radiometrica per esaminare dodici campioni e ha ottenuto un accordo entro 30 milioni di anni su un'età di 3.640my.
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Domande e risposte
D: Che cos'è la datazione radiometrica?
R: La datazione radiometrica (spesso chiamata datazione radioattiva) è un modo per scoprire l'età di qualcosa. Utilizza tassi di decadimento noti per confrontare la quantità di un isotopo radioattivo presente in natura e dei suoi prodotti di decadimento nei campioni.
D: Quali sono alcuni esempi di materiali che possono essere datati con la datazione radiometrica?
R: La datazione radiometrica può essere utilizzata per datare molti tipi di materiali naturali e artificiali, tra cui fossili, materiali archeologici e manufatti antichi.
D: Come funziona la datazione al radiocarbonio?
R: La datazione al radiocarbonio funziona prelevando campioni di roccia da sopra e sotto la posizione originale del fossile. Il metodo utilizza poi i tassi di decadimento noti per stimare l'età del materiale studiato.
D: Quali sono alcune tecniche comuni utilizzate nella datazione radiometrica?
R: Le tecniche comuni utilizzate nella datazione radiometrica includono la datazione al radiocarbonio, la datazione al potassio-argon e la datazione all'uranio-piombo.
D: Come viene utilizzata la datazione radiometrica per stabilire la scala temporale geologica?
R: I metodi di datazione radiometrica vengono utilizzati per stabilire la scala temporale geologica, fornendo stime accurate su quando si sono verificati determinati eventi o quando si sono formati determinati materiali.
D: È possibile utilizzare i dati radiometrici sugli organismi viventi?
R: No, non è possibile utilizzare i dati radiometrici sugli organismi viventi, poiché non contengono isotopi radioattivi naturali che possono essere misurati con questa tecnica.
