Datarea radiometrică - o perspectivă creștină ( VII )

   

Metode non-radiometrice de datare pentru ultimii 100.000 ani

         Voi face o scurtă pauză de la descrierea metodelor de datare radiometrică pentru a vorbi de asemenea despre alte tehnici non-radiometrice. Este important să înțelegem că un număr foarte mare de datări corecte acoperind ultimii 100.000 de ani au fost obținute folosind și alte metode decât cele radiometrice. Am menționat deja dendrocronologia (datarea după inelele copacilor) , dar ea este doar vârful icebergului în ceea ce privește metodele de datare non-radiometrice. Iată în continuare câteva menționări succinte ale unor tehnici de datare non-radiometrice. 

   Mostre de gheață

     Una dintre cele mai bune moduri de a măsura departe în timp , chiar mai bun decât dendrocronologia, este măsurarea variațiilor sezoniere din gheața polară din Groenlanda sau Antarctica. Există câteva diferențe între gheața acumulată în straturile formate iarna și cele formate primăvara, vara și toamna. Straturile sezoniere pot fi numărate exact ca și inelele copacilor. Diferențele sezoniere constau în:

  a) diferențe vizuale cauzate de bule de aer mai mari sau cristale de gheață mai mari din vară comparate cu cele din iarnă.

  b) straturi de praf depozitate în fiecare vară

  c)  concentrații de acid nitric, măsurate prin conductivitatea electrică a gheții.

  d)  chimia substanțelor nocive din gheață.

  e) variații sezoniere ale cantităților de hidrogen greu (deuterium ) și oxigen greu ( O12) din gheață. 

  Acești izotopi sunt sensibili la temperatura ambientală atunci când ei cad sub formă de fulgi de zăpadă. Izotopul greu este mai rar întâlnit în timpul căderilor de zăpadă din iarnă decât primăvara sau vara. În acest fel, straturile mai vechi de gheață pot fi analizate după acești 5 indicatori diferiți, în mod similar cu inelele copacilor. Diferitele tipuri de straturi de gheață sunt redate rezumativ în tabelul de mai jos:

Table III Polar ice core layers, counting back yearly layers, consist of the following:

Visual Layers	Summer ice has more bubbles and larger crystal sizes	Observed to 60,000 years ago
Dust Layers	Measured by laser light scattering; most dust is deposited during spring and summer	Observed to 160,000 years ago
Layering of Elec- trical Conductivity	Nitric acid from the stratosphere is deposited in the springtime, and causes a yearly layer in electrical conductivity measurement	Observed through 60,000 years ago
Contaminant Chemistry Layers	Soot from summer forest fires, chemistry of dust, occasional volcanic ash	Observed through 2,000 years; some older eruptions noted
Hydrogen and Oxygen Isotope Layering	Indicates temperature of precipitation. Heavy isotopes (oxygen-18 and deuterium) are depleted more in winter.	Yearly layers observed

     Mostrele de gheață sunt obținute prin perforări foarte adânci în calota glaciară din Groenlanda și Antarctica cu ajutorul unor burghie speciale. Pe măsură ce burghiul pătrunde în gheață, el taie o porțiune din aceasta, capturând un „nucleu de gheață” intact de milenii. Aceste „ nuclee de gheață” sunt apoi transportate în laboratoare și analizate. S-au analizat până în prezent un mare număr de astfel de nuclee de gheață scoase de la o adâncime de aproximativ 2700 m. Iar analiza constă uneori într-o măsurare de sute de mii de ori ( !!! ) a nucleului de gheață printr-o singură tehnică. 

   O numărare continuă a straturilor de gheață duce la un timp de 160.000 de ani. În afară de straturile timpurii de gheață, pot fi observate efectele unor evenimente catastrofice ( precum erupții vulcanice la scară globală )și apoi corelate cu mostrele diferite de gheață. Unele erupții vulcanice precum Vezuviul, cu aproximativ 2000 de ani în urmă, poate servi drept criteriu de referință pentru a analiza corect sedimentele de gheață până o adâncime de 500 metri. Pe măsură ce un strat de zăpadă se depune peste cel anterior, gheața devine mai compactă( densă ) în adâncime decât la suprafață, făcând în acest fel ca straturile vechi să poată fi „ citite ” cu mai mare dificultate. Din această cauză, există o anume marjă de eroare în stabilirea vârstelor gheții pe măsură ce se înaintează spre granița de 100.000 ani. Vârste în jurul a 40.000 de ani sau mai puțin sunt calculate cu o marjă de eroare de doar 2% cel mult. Vârste de 60.000 de ani pot avea o marjă de eroare de 10%, iar incertitudinea crește până la 20% pentru vârste de 110.000 ani, stabilite prin directa numărare a straturilor  (D. Meese et al., J. Geophys. Res. 102, 26,411, 1997). Recent însă au fost determinate cu acuratețe totală vârste de până la 75.000 de ani, în cel puțin o locație de pe Terra,, folosindu-se radionuclizii cosmici Chlorine-36 și Beriliu-10  (G. Wagner et al., Earth Planet. Sci. Lett. 193, 515, 2001). Acest lucru concordă cu modelele de circulație ale banchizelor și numărarea straturilor timpurii de gheață. Este demn de remarcat aici că nu există nicăieri vreun indiciu despre faptul că aceste calote glaciare ar fi fost cândva acoperite de un strat înalt de apă provenind de la potop, așa cum creaționiștii Young Earth s-ar aștepta. 

    Varvele

     O altă tehnică folosește variații sezoniere ale straturilor de sedimente depozitate în mediul acvatic. Cele două condiții pentru ca varvele  să fie utile în tehnicile de datare sunt:

  a) ca sedimentele să varieze în însușiri de-a lungul anotimpurilor pentru a putea produce un model anual, și

 b) ca fundul lacului să nu fie afectat de alte aluviuni după ce straturile s-au format. 

   Aceste condiții sunt întrunite cel mai adesea în lacuri mici, relativ adânci, aflate la latitudini medii. Lacuri cu o adâncime redusă experimentează un circuit închis în cadrul căruia apele calzi coboară spre albia lor la apropierea iernii, în timp ce lacurile adânci pot avea în mod persistent ape stratificate termal ( cu temperaturi mai uniforme de-a lungul anotimpurilor ) ducând la turbulențe mai reduse și așadar la condiții mai bune pentru formarea varvelor. 

   Varvele pot fi culese tot cu ajutorul unor burghie speciale, asemănătoare celor folosite la excavarea în gheața polară. Până acum au fost studiate varvele din sute de lacuri de pe glob. Fiecare strat anual de varve constă din:

a) o substanță minerală adusă de curenții subacvatici în primăvară

b)  substanțe organice precum fibre de plante, alge și polen împurenă cu substanțe minerale fin granulate, consistente vara și cu depunere în toamnă. 

c) cu gheața care acoperă suprafața lacului pe timpul iernii, substanțele organice fin-granulate formează partea finală a stratului subacvatic de varve. 

    Au fost măsurate secvențe regulate de varve, ajungându-se înapoi în timp la vârste de 35.000 de ani. Grosimea straturilor de varve și tipul de materiale găsite acolo ne spune foarte mult despre clima din timpul depunerilor de sedimente respective. De exemplu, polenul găsit în varve poate furniza informații despre cel fel de plante creșteau în apropierea lacului la o dată anumită în trecut. 

  Alte metode de datare după stratificare anuală 

      Pe lângă inelele copacilor, mostrele de gheață și varve, mai există alte metode de datare a straturilor anuale pentru a determina vârstele. Stratificarea anuală a unui recif de corali poate fi folosită la datarea unor secțiuni din acel coral. Coralii cresc în rate de 1 cm/an, aceste straturi fiind foarte ușor vizibile. Așa cum am menționat în secțiunea despre seriile de uraniu, numărarea straturilor anuale de corali a fost folosită pentru verifica acuratețea metodei de datare Torium -230.

    Termoluminiscență

     Mai există o metodă de datare a mineralelor și ceramicii care nu este legată direct de timpii de înjumătățire. Datarea prin termoluminiscență ( sau datarea TL ) se folosește de faptul că dezintegrarea radioactivă cauzează o poziționare pe orbite energetice mai înalte a electronilor unui material anume. Astfel, crește numărul electronilor de pe orbite cu o energie mai înaltă pe măsură ce materialul experimentează o radioactivitate naturală crescută. Dacă materialul este încălzit, acești electroni pot reveni la orbitele lor originale, emițând un minuscul fascicul de lumină. Dacă încălzirea are loc într-un cuptor dintr-un laborator special dotat în acest scop cu detector de lumină extrem de sensibil, această lumină poate fi înregistrată. ( Termenul vine din alăturarea lui „ thermo” - căldură, și luminiscență - emitere de lumină ). Comparând apoi cantitatea de lumină emisă în laborator cu  radioactivitatea naturală a mostrei poate fi aflată cu ușurință vârsta acesteia din urmă. 

    Datarea TL poate fi folosită în mod general pentru mostre cu o vârstă de mai puțin de 500.000 de ani. Datări înrudite cu TL includ luminiscența stimulată optic ( OSL ) și luminiscența stimulată infraroșu ( IRSL ). Datarea TL și tehnicile înrudite cu ea au fost calibrate cu succes cu mostre din trecutul istoric recent ( mai puțin de 5000 de ani ), cu radiocarbon sau datarea cu toriu. În timp ce datarea TL și tehnicile înrudite cu ea nu stabilesc vârsta unei mostre cu aceeeași acuratețe ca alte metode de datare radiometrică convenționale, ea este utilă pentru datarea ceramici sau a prafului fin vulcanic, acolo unde alte metode nu funcționează așa de bine. 

    Rezonanța electronică de spin ( ESR )

        Numită și rezonanță electronică paramagnetică, ESR constă de asemenea în observarea schimbărilor în orbitele electronilor și a undelor de spin, schimbări cauzate de radioactivitate. ESR poate fi folosită pentru datări de până la 2 milioane de ani și lucrează cel mai bine cu carbonați precum coralii și depozitele calcaroase din peșteri. Are de asemenea un uz extins în datarea smalțului dentar. 

    Datarea prin expunerea mostrelor la razele cosmice 

    Această metodă de datare constă în măsurarea unor anumiți izotopi produși de impactul razelor cosmice asupra suprafeței unor roci expuse la acțiunea acestora. Deoarece razele cosmice bombardează constant meteoriți care zboară prin spațiu, această metodă a fost folosită pentru a data „ durata de zbor ” a meteoriților - adică timpul de la desprinderea lor dintr-un corp ceresc mai mare ( asteroizi ) până la aterizarea lor pe Terra. Razele cosmice produc mici cantități de izotopi foarte rari precum Neon-21 și Heliu-3, care pot fi măsurați în laborator. 

   Vârsta meteoriților calculată prin această metodă este de obicei în jurul a 10 milioane de ani, dar poate ajunge și până la 1 miliard de ani în cazul unor meteoriți din fier. În ultimii 15 ani, savanții au utilizat această metodă pentru a calcula și vârsta rocilor de pe suprafața Terrei. Acest lucru este mult mai complicat deoarece câmpul magnetic al planetei și atmosfera ne protejează de cele mai multe dintre razele cosmice. În orice caz, această ultimă metodă de datare non-radiometrică s-a demonstrat a fi deosebit de utilă în foarte multe cazuri. 

   ( va urma )