Αστρονομία και Κοσμολογία, Φυσικές επιστήμες και τεχνολογία, Μεταφυσική και Ψυχολογία

Κυριακή, 22 Νοεμβρίου 2009

Ραδιοχρονολόγηση

Έως την εφαρμογή της ραδιοχρονολόγησης, στις αρχές του 20ου αιώνα, δεν υπήρχε αξιόπιστη μέθοδος για την χρονολόγηση των ορυκτών, πετρωμάτων κι απολιθωμάτων. Η ανακάλυψη των ραδιοϊσοτόπων κάποιων στοιχείων ( όπως είναι ο μόλυβδος, ο άνθρακας και το ζιρκόνιο ), που βρίσκονται σε ορυκτά, πετρώματα, μετεωρίτες κι απολιθώματα, μαζί με τη μέτρηση του ρυθμού διάσπασής τους, έκανε εφικτό τον υπολογισμό της ηλικίας τους.
Πάντως, τα όρια της ραδιοχρονολόγησης εξαρτώνται από το στοιχείο που χρησιμοποιείται. Γι παράδειγμα, η μέθοδος του ραδιενεργού άνθρακα ( η οποία χρησιμοποιείται για τα περισσότερα απολιθώματα ) δεν μπορεί να δώσει ηλικίες για υλικά μεγαλύτερα των 50.000 χρόνων.
Όλα τα φυτά αλλά και τα δέντρα, παίρνουν διοξείδιο του άνθρακα και το χρησιμοποιούν για να δημιουργήσουν πιο περίπλοκες οργανικές ενώσεις, ελευθερώνοντας ταυτόχρονα οξυγόνο στην ατμόσφαιρα. Αναπόφευκτα, ένα μικρό ποσοστό του διοξειδίου του άνθρακα που απορροφούν, περιέχει κάποια βαρύτερα άτομα ραδιενεργού άνθρακα C14.
Με αυτό τον τρόπο, όλα τα ζωντανά πλάσματα ( ακόμα και τα ζώα που άμεσα ή έμμεσα τρέφονται με φυτά ) περιέχουν ένα μικρό ποσοστό C14. Όταν κάτι πεθαίνει, παύει να απορροφά διοξείδιο του άνθρακα και περιέχει μια αναλογία C14 προς C12 που είναι η ίδια με την αναλογία των δύο ισοτόπων του άνθρακα στην ατμόσφαιρα εκείνη τη χρονική περίοδο. Όσο λοιπόν, για παράδειγμα, ένα κομμάτι ξύλο γερνάει, τόσο το ποσοστό C14 - και δηλαδή η ραδιενέργεια που εκπέμπει - μειώνεται. Με άλλα λόγια, όσο λιγότερο ραδιενεργό είναι ένα κομμάτι ξύλο, τόσο πιο παλιό είναι.
Αυτή είναι η βάση για τη χρονολόγηση με τη βοήθεια του ραδιενεργού άνθρακα, το πιο σημαντικό ίσως άλμα της αρχαιολογίας στον 20ο αιώνα. Ωστόσο, το ποσοστό C14 στην ατμόσφαιρα δεν παραμένει σταθερό για μεγάλες χρονικές περιόδους κι έτσι, οι ζωντανοί οργανισμοί, κατά το θάνατό τους στο παρελθόν δεν είχαν πάντα την ίδια αναλογία ισοτόπων άνθρακα με αυτήν που έχουν σήμερα.
.
Τα ζιρκόνια ήταν ανάμεσα στα πρώτα ηπειρωτικά πετρώματα. Δεδομένου ότι είναι εξαιρετικά ανθεκτικά στη φθορά, διατηρούνται για πολλούς γεωλογικούς κύκλους. Έχουν βρεθεί ψήγματα ηλικίας 4.4 δισεκατομμυρίων ετών.
Το 1907, ο Αμερικανός χημικός Bertram Boltwood ( 1870 - 1927 ) μέτρησε την αναλογία των διάφορων ραδιενεργών ισοτόπων που υπήρχαν σε δείγματα ουρανίου και μολύβδου από το Γκλάστονμπερι του Κοννέκτικατ κι υπολόγισε ότι τα ορυκτά αυτά σχηματίστηκαν πριν από 410 εκατομμύρια χρόνια ( στη συνέχεια η ηλικία τους επαναπροσδιορίστηκε στα 265 εκατομμύρια χρόνια ). Επεκτείνοντας τις εργασίες του Ernest Rutherford, είχε δείξει ότι πετρώματα πλούσια σε ουράνιο περιέχουν επίσης μεγάλες ποσότητες μολύβδου κι ηλίου. Ο Boltwood υπέθεσε ότι ο μόλυβδος ήταν ένα σταθερό παραπροϊόν της αυθόρμητης αποσύνθεσης του ουρανίου, η οποία διέρχεται από μιά σειρά ραδιενεργών ισοτόπων. Έτσι καθιερώθηκε για πρώτη φορά μια αποδεκτά ακριβής μέθοδος χρονολόγησης των πυριγενών πετρωμάτων της Γης.
Διακόσια χρόνια νωρίτερα, ο James Ussher, Αρχιεπίσκοπος του Armagh στην Ιρλανδία, είχε χρησιμοποιήσει εβραιοχριστιανικά κείμενα για να τοποθετήσει τη Δημιουργία στο 4004 π.Χ. Η ημερομηνία αυτή έγινε ευρέως αποδεκτή, μάλιστα τυπώθηκε και στη Βίβλο ως ιστορικό δεδομένο. Την επικαλέστηκε κι ο εισαγγελέας στη δίκη που έγινε το 1925 κατά του καθηγητή Scopes, που κατηγορήθηκε επειδή δίδασκε την εξελικτική θεωρία. Ωστόσο, από τις αρχές του 18ου αιώνα, άρχισαν να γίνονται κι αρκετές απόπειρες επιστημονικού υπολογισμού της ηλικίας της Γης. Από την εξέταση των ρυθμών ψύξης, ο George Buffon την υπολόγισε γύρω στα 75.000 χρόνια κι ο James Hutton έδειξε ότι οι γεωλογικές διεργασίες είναι τόσο αργές ώστε τα 6.000 χρόνια να είναι μάλλον ανεπαρκή.
Έναν αιώνα αργότερα, οι Charles Lyell και Δαρβίνος υποστήριξαν ότι η Γη είχε ηλικία εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών. Ο φυσικός William Thompson ( Λόρδος Kelvin ) απέρριπτε τις γεωλογικές αυτές προσεγγίσεις. Από τα γνωστά σημεία τήξης των πετρωμάτων, υπολόγισε ότι η Γη θα χρειαζόταν περίπου 20 εκατομμύρια χρόνια για να ψυχθεί με θερμική διάχυση, από την αρχική, υγρή, διάπυρη κατάστασή της. Μη γνωρίζοντας το ρόλο της ραδιενέργειας ως εσωτερικής πηγής θερμότητας, έπεσε έξω κατά πολύ στους υπολογισμούς του.
Σήμερα γνωρίζουμε ότι η Γη σχηματίστηκε 4.57 δισεκατομμύρια χρόνια πριν κι ότι δεν απέκτησε την τωρινή της μάζα παρά 4.51 - 4.45 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Το παλαιότερο γνωστό΄υλικό της Γης είναι ένα ψήγμα ζιρκονίου από την Αυστραλία, ηλικίας 4.4 δισεκατομμυρίων ετών, όπως χρονολογήθηκε με την μέθοδο ουρανίου - μολύβδου τον Ιανουάριο του 2001.
Πηγές στοιχείων : James Luhr, Γη, Ο απόλυτος εικονογραφημένος οδηγός, Δομή 2005, Adrian Gilbert - Maurice Cotterell, Οι προφητείες των Μάγια, Έσοπτρον 1997, Το βιβλίο των επιστημών, Αλεξάνδρεια 2005.