LA DATACIÓN RADIOMÉTRICA

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Datación radiactiva para averiguar la antigüedad de un artículo se puede determinar si contiene productos de desintegración radiactiva.

Los científicos necesitan saber la edad exacta del objeto de investigación. Un arqueólogo, por ejemplo, está interesado en el momento de hacer una vasija de barro encontrada, y un paleontólogo quiere determinar la edad de un fósil. En el método estándar para la determinación de la edad (este proceso se llama datación) contenidos en los isótopos radiactivos examinados en el objeto. 

Este método es aplicable a objetos que contienen isótopos con vidas medias conocidas. En este caso, al determinar cuánto de este isótopo estaba presente en el artículo en el momento de su fabricación o en el cuerpo en el momento de la muerte, y comparando esta cantidad con la cantidad que no ha sufrido desintegración radiactiva. Es posible determinar cuántas vidas medias del isótopo han pasado desde la fabricación del artículo y, por lo tanto, averiguar la antigüedad del artículo dado. Por ejemplo, si ahora solo queda la mitad de la cantidad inicial de isótopos, entonces la edad del objeto es igual a una vida media.

La dificultad radica en calcular la cantidad inicial de isótopo (las vidas medias no son difíciles de medir). Cuando se puso en práctica por primera vez el método de datación radiométrica desarrollado a mediados del siglo XX en la Universidad de Chicago, se utilizó el carbono 14 como isótopo. Con este ejemplo, puede comprender cómo funciona la datación radiométrica en general. El carbono 14  es un isótopo de carbono con 6 protones y 8 neutrones en su núcleo. Este isótopo es ligeramente más pesado que el carbono normal (carbono-12 , que tiene 6 neutrones en su núcleo) y participa en las mismas reacciones químicas que el carbono-12. 

Carbono-14 se formó en lo alto de la atmósfera cuando los rayos cósmicos chocan con los núcleos de nitrógeno. Cuando llega a la superficie, es absorbido por las plantas y luego por los animales que se comen esas plantas. Así es como el carbono 14 ingresa a los tejidos de plantas y animales. Los organismos vivos contienen millones de átomos de carbono, y aproximadamente uno de cada millón es carbono-14. Este isótopo es inestable, con una vida media de 5700 años. Mientras el organismo esté vivo, cualquier carbono-14 descompuesto es reemplazado por el mismo carbono-14 del medio ambiente. 

Sin embargo, después de la muerte del ser vivo, el ciclo del carbono termina y comienza la inevitable descomposición del isótopo. Después de 5700 años, solo la mitad de la cantidad de carbono 14 que había en el árbol antes de su muerte  permanecerá en un trozo de madera. Si el árbol fue cortado para muebles, medición de carbono-14 le permite estimar la edad de los muebles En la mayoría de los casos, la datación de materiales orgánicos (rollos de papiro, madera parcialmente quemada de chimeneas antiguas, productos de cuero) se lleva a cabo utilizando este método.

Para el carbono 14, la cantidad inicial del isótopo se puede determinar directamente. Hay especies de árboles, como el pino bristlecone, cuya edad alcanza varios miles de años. Al comparar los patrones de anillos de árboles de árboles vivos y muertos, los científicos pueden crear un registro de anillos que comienza hace unos 10.000 años (una técnica llamada dendrocronología). Contar anillos le permite determinar con precisión cuándo apareció un anillo en particular en el árbol. Al medir el nivel de carbono 14 que queda en esta capa , podemos comprender cuánto carbono 14 había en el medio ambiente cuando apareció este anillo.

La datación por análisis de carbono-14 (conocida como datación por radiocarbono ) se usa ampliamente para objetos cuya edad es inferior a varias decenas de miles de años; esto incluye la mayoría de los hallazgos arqueológicos. El límite de los métodos modernos es de unos 50 mil años. En objetos más antiguos, como rocas y meteoritos, queda muy poco carbono-14 . Para determinar su edad, debe buscar otro «reloj». Y hay tales «horas». Este es principalmente el método de potasio-argón (o simplemente el método del argón ) de datación radiométrica. 

El potasio es un elemento generalizado que se encuentra en muchos minerales, y la descomposición del isótopo potasio-40 con una vida media de 1,25 mil millones de años forma argón-40 (el argón es un gas noble con una actividad química extremadamente baja). (El argón permanece atrapado en la roca, como en una trampa, porque sus átomos son demasiado grandes y no pueden escapar a través de la red cristalina del mineral). El contenido de potasio en un mineral está determinado por la estructura de este mineral y la proporción de potasio-40 cada mineral tiene el suyo. Con el método de potasio-argón, la muestra de prueba se tritura y se determina el contenido de argón-40. 

Cada núcleo de argón-40 está formado por la desintegración de un núcleo de potasio-40, por lo que es posible determinar el número de desintegraciones (y por lo tanto el número de vidas medias) que han transcurrido desde que se formó el mineral. Además del potasio-argón, se utilizan ampliamente métodos similares, basados ​​en la desintegración del uranio-238 en plomo-206 (la vida media del uranio-238  es de 4.500 millones de años) y del rubidio-87 en estroncio-87 (la mitad de vida del rubidio-87 – 49 mil millones de años). Gracias al uso de estos métodos para fechar meteoritos y rocas lunares, los científicos han podido estimar la edad del sistema solar.

Al determinar la edad de las rocas mediante datación radiométrica, se deben tener en cuenta dos factores. Primero, si la roca se derrite, el reloj radiométrico se pone a cero; por ejemplo, el argón-40 acumulado desaparece del mineral fundido. Y el análisis radiométrico muestra el tiempo transcurrido desde la última transición de la roca de estado líquido a sólido. (La misma roca, después de la formación inicial, puede derretirse varias veces y luego endurecerse).

Y en segundo lugar, el método radiométrico es inaplicable a rocas sedimentarias compuestas por partículas y trozos de diferentes especies. La datación radiométrica nos permitirá determinar el tiempo de cristalización de cada partícula individual, pero no el tiempo de su asociación en roca. Dado que los fósiles se encuentran solo en rocas sedimentarias, se requiere un cuidado especial para determinar su edad. Por lo general, un estrato sedimentario de edad desconocida que contiene fósiles se encuentra entre capas de lava o ceniza volcánica que se puede fechar. En consecuencia, la edad de estos fósiles está en el intervalo entre las edades de las capas superior e inferior.