Возраст всяких археологических находок определяют с помощью радиометрического датирования — радиоактивных часов. Чтобы понять как работают радиоактивные часы, надо понять что такое радиоактивный изотоп, да и вообще, что такое атом.<\/p>\n
Химические элементы (железо, свинец, аргон — вот это всё) состоят из атомов. Атомы маленькие и, чтобы описать как они устроены, мы представляем упрощённую аналогию. Футбольное поле — это атом, муха в центре поля — это ядро, а еле заметные пылинки, кружащие вокруг этой мухи — электроны.<\/p>\n
Ядро состоит из протонов и нейтронов. Кол-во протонов и электронов любого элемента постоянно и равно — один протон-один электрон, семь протонов-семь электронов. Это кол-во называется атомным числом. Элемент с атомным числом 1 — водород, 2 — гелий, 3 — литий и дальше по таблице Менделеева.<\/p>\n
Все эти ребята — протоны, нейтроны, электроны — одинаковы в любом элементе. Нет никаких «золотых» протонов, «медных» нейтронов или «калиевых» электронов. Атом меди делает атомом меди только наличие 29 протонов и электронов.<\/p>\n
Все химические реакции — это танцы электронов. Химические связи сравнительно легко образуются и распадаются, потому что обмениваются и отделяются только электроны. А вот силы притяжения между протонами и нейтронами мощнее, но их тоже можно разделить. Процесс их деления называется ядерной реакцией<\/i>.<\/p>\n
Количество нейтронов может меняться и, в отличие от протонов, не определяет к какому химическому элементу относится атом. Варианты атома с одинаковым кол-вом протонов и разным кол-вом нейтронов называются изотопами. У фтора, например, всего один природный изотоп, у свинца пять, у углерода три.<\/p>\n
Бывают стабильные изотопы, бывают — нет. Нестабильность означает, что изотоп распадается с образованием других атомов. А ещё нестабильные — это значит радиоактивные<\/i>. Скорость распада каждого изотопа постоянна и известна.<\/p>\n
Распад описывается экспонентой. Это значит, что если распадается 100 гр, то за единицу времени распадётся не фиксированное кол-во изотопа, а определённая доля оставшегося вещества. Удобно пользоваться термином период полураспада<\/i> (на английском — half-life). Например, период полураспада — 1 год, значит через год от 100 гр останется 50 гр, ещё через год останется 25 гр, ещё через год — 12,5 гр. При таком ополовинивании мы не узнаем наверняка, что атомов не осталось, но можем сказать, что спустя достаточно долгое время — например, 10 периодов полураспада — останется так мало атомов исходного элемента, что в практических целях оставшимся кол-вом можно пренебречь.<\/p>\n
С изотопами закончили, переходим к датированию. Предположим, что в начале эксперимента у нас есть некоторое кол-во калия-40. Спустя 1,26 млрд лет (один период) половина калия-40 превратится в аргон-40. Теперь представьте, что мы помещаем некоторое кол-во калия-40 в закрытый контейнер, в котором нет аргона-40. Спустя несколько сотен миллионов лет к контейнеру подходит археолог Лара Крофт и измеряет соотношение калия и аргона. Исходя из этого соотношения и зная, что аргона-40 в начале эксперимента не было, даже при неизвестном начальном кол-ве калия-40 можно вычислить, сколько времени прошло с момента начала распада, то есть с обнуления<\/i> радиоактивных часов. Нам необходимо и достаточно знать только соотношение родительских (калий-40) и дочерних (аргон-40) изотопов. Это при условии, что часы обнулились. Где взять такой контейнер с обнулёнными часами?<\/p>\n
Все радиоактивные часы работают только на магматических породах. Эти породы образуются при затвердевании подземной магмы (гранита) или вулканической лавы (базальта). Когда расплавленная порода застывает, она кристаллизуется. Некоторые кристаллы содержат калий-40. В момент образования кристалла, когда затвердевает расплавленная порода, аргона в ней нет, и, соответственно, часы обнуляются. Это и есть волшебный контейнер. Таким образом, Лара, измеряя соотношение между калием-40 и аргоном-40 во фрагменте вулканической породы, может определить, как давно эта порода кристаллизовалась.<\/p>\n
Радиоактивные часы существуют только в породах вулканического происхождения, а динозавры сохраняются в осадочных породах — известняках и песчаниках, которые не имеют отношения к лаве. Как же тогда определить их возраст? Надо определить возраст вулканических пород рядом с осадочной.<\/p>\n
И даже если рядом нет вулканических пород, возраст всё равно можно определить. По всему миру встречаются очень похожие слои осадочных пород — это всякие кембрии, юры, мелы, эоцены из учебника природоведения. Слои в разных частях света похожи друг на друга и содержат сходные наборы ископаемых. Нам известен порядок, в котором откладывались эти слои. Исходя лишь из того, что окаменелость найдена в определённой части девонского слоя, её возраст можно определить, скажем, как верхнедевонский.<\/p>\n
Анализ возраста вулканических пород рядом с осадочными девонскими по всему миру, показывает — девон окончился ≈360 млн лет назад.<\/p>\n", "date_published": "2016-05-01T22:54:00+03:00", "date_modified": "2020-05-21T14:04:11+03:00", "_date_published_rfc2822": "Sun, 01 May 2016 22:54:00 +0300", "_rss_guid_is_permalink": "false", "_rss_guid": "10", "_e2_data": { "is_favourite": true, "links_required": [], "og_images": [] } } ], "_e2_version": 3572, "_e2_ua_string": "E2 (v3572; Aegea)" }