معلومات

حول النظائر التي يرجع تاريخها: المقاييس للوقت الجيولوجي

حول النظائر التي يرجع تاريخها: المقاييس للوقت الجيولوجي

إن عمل الجيولوجيين هو سرد القصة الحقيقية لتاريخ الأرض - على وجه أدق ، قصة تاريخ الأرض التي أصبحت حقيقة أكثر من أي وقت مضى. منذ مائة عام ، كانت لدينا فكرة بسيطة عن طول القصة - لم يكن لدينا مقياس جيد للوقت. اليوم ، بمساعدة طرق التعارف النظرية ، يمكننا تحديد أعمار الصخور تقريبًا وكذلك رسم خريطة الصخور بأنفسهم. لذلك ، يمكننا أن نشكر النشاط الإشعاعي ، الذي اكتشف في مطلع القرن الماضي.

الحاجة إلى ساعة جيولوجية

منذ مائة عام ، كانت أفكارنا حول عصور الصخور وعصر الأرض غامضة. لكن من الواضح أن الصخور أشياء قديمة جدًا. انطلاقا من عدد الصخور الموجودة هناك ، بالإضافة إلى المعدلات غير المحسوسة للعمليات التي تشكل تآكلها أو دفنها أو تحجرها أو رفعها - يجب أن يمثل السجل الجيولوجي ملايين السنين من الزمن. هذه البصيرة ، التي تم التعبير عنها لأول مرة عام 1785 ، هي التي جعلت جيمس هوتون والد الجيولوجيا.

لذلك علمنا بـ "الوقت العميق" ، لكن استكشافه كان محبطًا. لأكثر من مائة عام كانت أفضل طريقة لترتيب تاريخها هي استخدام الحفريات أو الرسم الحيوي. لقد نجح ذلك فقط في الصخور الرسوبية وبعضها فقط. كانت صخور عصر ما قبل العصر الكمبري فقط أندر من الحفريات. لا أحد يعرف حتى تاريخ الأرض لم يكن معروفًا! كنا بحاجة إلى أداة أكثر دقة ، نوع من الساعة ، للبدء في قياسها.

ظهور النظائر التي يرجع تاريخها

في عام 1896 ، أظهر اكتشاف هنري بيكريل العرضي للنشاط الإشعاعي ما قد يكون ممكنًا. لقد تعلمنا أن بعض العناصر تتحلل إشعاعيًا ، وتتحول تلقائيًا إلى نوع آخر من الذرة بينما تنبعث من الطاقة والجزيئات. تحدث هذه العملية بمعدل موحد ، ثابتًا على مدار الساعة ، ولا تتأثر بالحرارة العادية أو الكيمياء العادية.

مبدأ استخدام التحلل الإشعاعي كطريقة مواعدة بسيط. النظر في هذا التشبيه: موقد الشواء الكامل لحرق الفحم. يحترق الفحم بمعدل معروف ، وإذا قمت بقياس مقدار الفحم المتبقي وكمية الرماد ، يمكنك معرفة المدة التي مضت على إضاءة الشواية.

المكافئ الجيولوجي لإضاءة الشواية هو الوقت الذي تجمدت فيه حبة معدنية ، سواء كان ذلك منذ زمن طويل في الجرانيت القديم أو اليوم فقط في تدفق الحمم البركانية الطازجة. تحبس الحبوب المعدنية الصلبة الذرات المشعة ومنتجاتها المتحللة ، مما يساعد على ضمان نتائج دقيقة.

بعد فترة وجيزة من اكتشاف النشاط الإشعاعي ، نشر المجربون بعض تواريخ تجربة الصخور. أدرك أن إرنست راذرفورد ينتج انحلال اليورانيوم ، وحدد عام 1905 عمر قطعة من خام اليورانيوم عن طريق قياس كمية الهليوم المحتجزة فيه. استخدم بيرترام بولتوود في عام 1907 الرصاص ، المنتج النهائي لتحلل اليورانيوم ، كوسيلة لتقييم عمر اليوريانيت المعدني في بعض الصخور القديمة.

وكانت النتائج مذهلة ولكن من السابق لأوانه. يبدو أن الصخور قديمة بشكل مذهل ، يتراوح عمرها بين 400 مليون إلى أكثر من 2 مليار سنوات. لكن في ذلك الوقت ، لم يكن أحد يعرف النظائر. مرة واحدة تم شرح النظائر ، خلال 1910s ، أصبح من الواضح أن طرق التعرّف الإشعاعي لم تكن جاهزة لوقت الذروة.

مع اكتشاف النظائر ، عادت مشكلة المواعدة إلى المربع الأول. على سبيل المثال ، تتالي تتحلل اليورانيوم إلى الرصاص تتحلل حقًا إلى يورانيوم -235 لتتحلل إلى الرصاص 207 وتحلل اليورانيوم 238 إلى الرصاص 206 ، لكن العملية الثانية أبطأ بنحو سبع مرات. (وهذا ما يجعل المواعدة التي تؤخذ من اليورانيوم مفيدة بشكل خاص). تم اكتشاف حوالي 200 نظير آخر في العقود القادمة ؛ تلك المشعة ثم تم تحديد معدلات تسوسها في التجارب المعملية المضنية.

بحلول الأربعينيات من القرن العشرين ، مكنت هذه المعرفة الأساسية والتقدم في الأدوات من البدء في تحديد التواريخ التي تعني شيئًا ما للجيولوجيين. لكن التقنيات ما زالت تتقدم اليوم لأنه مع كل خطوة إلى الأمام ، يمكن طرح مجموعة من الأسئلة العلمية الجديدة والإجابة عليها.

طرق النظائر التي يرجع تاريخها

هناك طريقتان رئيسيتان للتعارف النظائري. يكتشف المرء ويعد الذرات المشعة من خلال إشعاعاتها. استخدم رواد المواعدة بالكربون المشع هذه الطريقة لأن الكربون 14 ، نظير الكربون المشع ، نشط للغاية ، ويتحلل مع عمر نصف يبلغ 5730 عامًا فقط. تم بناء أول مختبرات للكربون المشع تحت الأرض ، باستخدام مواد عتيقة من فترة ما قبل حقبة 1940 من التلوث الإشعاعي ، بهدف إبقاء إشعاع الخلفية منخفضًا. ومع ذلك ، قد يستغرق الأمر أسابيع من عد المرضى للحصول على نتائج دقيقة ، خاصة في العينات القديمة التي لا يزال فيها عدد قليل جدًا من ذرات الكربون المشع. لا تزال هذه الطريقة مستخدمة للنظائر المشعة شديدة النشاط مثل الكربون 14 والتريتيوم (الهيدروجين 3).

معظم عمليات الاضمحلال ذات الأهمية الجيولوجية بطيئة للغاية بالنسبة لطرق عد الانحلال. تعتمد الطريقة الأخرى على عد ذرات كل نظير فعليًا ، وليس انتظار أن يتحلل بعضها. هذه الطريقة هي أصعب ولكن أكثر واعدة. وهو يتضمن تحضير العينات وتشغيلها من خلال مطياف الكتلة ، الذي ينقذها بالذرة وفقًا للوزن وفقًا للوزن الذي تتميز به إحدى ماكينات فرز العملة.

على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك طريقة مواعدة الأرجون البوتاسيوم. ذرات البوتاسيوم تأتي في ثلاثة نظائر. البوتاسيوم - 39 والبوتاسيوم - 41 مستقران ، لكن البوتاسيوم - 40 يخضع لشكل من أشكال التحلل الذي يحولها إلى الأرجون 40 مع عمر نصف يبلغ 1،277 مليون عام. وهكذا كلما حصلت العينة الأقدم ، كانت نسبة البوتاسيوم 40 أصغر ، وعلى العكس كانت النسبة أكبر من الأرجون -40 بالنسبة للأرجون -36 والأرجون -38. إن حساب بضعة ملايين من الذرات (سهلة باستخدام ميكروغرامات فقط من الصخور) يعطي تواريخ جيدة للغاية.

التعرّف على النظائر يشكّل قرنًا كاملاً من التقدم الذي أحرزناه في تاريخ الأرض الحقيقي. وماذا حدث في تلك المليارات من السنين؟ هذا هو الوقت الكافي لتناسب جميع الأحداث الجيولوجية التي سمعنا عنها من قبل ، حيث بقيت المليارات. ولكن مع أدوات المواعدة هذه ، كنا منشغلين في تعيين وقت عميق ، والقصة تزداد دقة كل عام.

شاهد الفيديو: Documental - Secretos de la Arqueologia Bíblica,VIDEO,DOCUMENTALES,DOCUMENTALES DE HISTORIA,2017 (قد 2020).