Ինչպես որոշել բրածոների տարիքը ռադիոմետրիայի միջոցով
Բրածոների տարիքի որոշումը հնէաբանության և երկրաբանության հիմնարար ասպեկտ է: Առանց բրածոները ճշգրիտ թվագրելու հնարավորության, Երկրի վրա կյանքի էվոլյուցիայի մեր պատկերը կմնար մշուշոտ: Բրածոների թվագրման ամենահուսալի և լայնորեն օգտագործվող մեթոդներից մեկը ռադիոմետրիան է: Ռադիոմետրիան չափման տեխնիկա է, որն օգտագործում է ռադիոակտիվ քայքայման սկզբունքները՝ նյութերի տարիքը որոշելու համար: Այս հոդվածում մանրամասն կքննարկվի, թե ինչպես է գործում ռադիոմետրիան և ինչպես է այն օգտագործվում բրածոների տարիքը որոշելու համար:
Ռադիոմետրիայի հիմնական սկզբունքները
Ռադիոմետրիան հիմնված է ռադիոակտիվ իզոտոպների քայքայման վրա: Իզոտոպները քիմիական տարրերի տարբերակներ են, որոնք իրենց ատոմային միջուկներում ունեն տարբեր քանակությամբ նեյտրոններ: Ռադիոակտիվ իզոտոպները անկայուն են և կքայքայվեն նույն կամ տարբեր տարրերի ավելի կայուն իզոտոպների: Յուրաքանչյուր ռադիոակտիվ իզոտոպ ունի ֆիքսված քայքայման արագություն, որը կոչվում է կիսաքայքայման պարբերություն: Օրինակ՝ ածխածին-14-ի (C-14) կիսաքայքայման պարբերությունը 5730 տարի է: Սա նշանակում է, որ յուրաքանչյուր 5730 տարին մեկ նմուշում ածխածին-14-ի կեսը կքայքայվի ազոտ-14-ի (N-14):
Ռադիոակտիվ քայքայման գործընթաց
Ռադիոակտիվ քայքայման գործընթացը չափվում է չորս հիմնական եղանակով՝
1. Ալֆա տրոհում (α). Միջուկը արձակում է ալֆա մասնիկներ (երկու պրոտոն և երկու նեյտրոն):
2. Բետա քայքայում (β). Միջուկը նեյտրոնը վերածում է պրոտոնի (կամ հակառակը՝ արձակելով էլեկտրոն կամ պոզիտրոն և նեյտրինո։
3. Գամմա քայքայում (γ): Գրգռված վիճակում գտնվող միջուկը գամմա ճառագայթներ է արձակում՝ կայուն վիճակի հասնելու համար։
4. Էլեկտրոնի որս. Միջուկում գտնվող պրոտոնը որսում է էլեկտրոն՝ այն վերածելով նեյտրոնի։
Հաճախ օգտագործվող ռադիոմետրիկ մեթոդներ
Բրածոների և ապարների տարիքը որոշելու համար կան ռադիոմետրիկ տեխնիկայի մի քանի տեսակներ: Ահա ամենատարածվածներից մի քանիսը.
1. Ածխածին-14 (C-14):
– Կիրառություն. Օգտագործվում է օրգանական նյութերի (օրինակ՝ ոսկորների, ածուխի և մսի պատվաստանյութերի) մինչև մոտ 50.000 տարվա տարիքը որոշելու համար։
– Սկզբունք՝ C-14-ը քայքայվում է N-14-ի։ Նմուշում C-14-ի և C-12-ի (կայուն ածխածին) հարաբերակցությունը օգտագործվում է նմուշի տարիքը հաշվարկելու համար։
2. Կալիում-Արգոն (K-Ar):
– Կիրառություն՝ Օգտագործվում է 100.000 տարեկանից բարձր միներալների և հրաբխային ապարների տարիքը որոշելու համար։
– Սկզբունք. Կալիում-40-ը (K-40) քայքայվում է արգոն-40-ի (Ar-40): K-40-ի և Ar-40-ի հարաբերակցությունը չափելով՝ կարելի է որոշել ապարների տարիքը:
3. Ուրան-կապար (U-Pb):
– Կիրառություն՝ օգտագործվում է միլիոնավորից մինչև միլիարդավոր տարեկան ապարների համար։
– Սկզբունք. Ուրան-238-ը (U-238) քայքայվում է կապար-206-ի (Pb-206), իսկ Ուրան-235-ը (U-235) քայքայվում է կապար-207-ի (Pb-207): Նմուշում ուրանի և կապարի հարաբերակցության չափումը թույլ է տալիս որոշել ապարի տարիքը:
4. Ռուբիդիում-Ստրոնցիում (Rb-Sr):
– Կիրառություն՝ Օգտագործվում է շատ հին ապարների և հանքանյութերի համար։
– Սկզբունք. Ռուբիդիում-87-ը (Rb-87) քայքայվում է ստրոնցիում-87-ի (Sr-87): Rb-87-ի և Sr-87-ի հարաբերակցության չափումը օգնում է որոշել միլիարդավոր տարեկան ապարների տարիքը:
Կիրառությունը բրածոների տարիքի որոշման մեջ
Նախ, կարևոր է հասկանալ, որ բրածոները սովորաբար այն օրգանիզմների մնացորդներ են, որոնք ենթարկվել են հանքայնացման՝ հաճախ հեռացնելով սկզբնական օրգանական նյութը: Հետևաբար, բրածոն ինքնին ռադիոմետրիկորեն անմիջականորեն վերլուծվող օբյեկտը չէ, այլ շրջակա ապարը կամ նստվածքային մատրիցը:
Բրածոների տարիքը որոշելու քայլերը.
1. Ապարային շերտերի նույնականացում.
Գտեք այն վայրը, որտեղ հայտնաբերվել է բրածոն և որոշեք շրջակա ապարի կամ նստվածքային շերտի տեսակը։ Սա կօգնի ձեզ ընտրել համապատասխան ռադիոմետրիկ մեթոդը։
2. Նմուշառում:
Վերցրեք բրածոյի մոտ գտնվող ապարի կամ նստվածքի նմուշ։ Համոզվեք, որ նմուշը վերցված է լավ պահպանված վայրից՝ աղտոտումից խուսափելու համար։
3. Լաբորատոր նախապատրաստություն.
Լաբորատորիայում պատրաստեք նմուշներ ռադիոմետրիկ վերլուծության համար: Սա կարող է ներառել որոշակի հանքանյութերի առանձնացում ապարից:
4. Ռադիոիզոտոպի չափում.
Օգտագործելով հատուկ սարքավորումներ (օրինակ՝ զանգվածային սպեկտրոմետր), չափեք նմուշում իզոտոպների հարաբերակցությունները: Այս արդյունքը հաշվարկվում է որոշակի իզոտոպի կիսաքայքայման պարբերության հիման վրա:
5. Տարիքի հաշվարկ.
Իզոտոպների քայքայման արագությունների և կիսաքայքայման պարբերությունների վրա հիմնված մաթեմատիկական բանաձևերը օգտագործելով՝ հաշվարկեք նմուշի հարաբերական տարիքը։
6. Կալիբրացիա և ստուգում.
Ստացված արդյունքները հաճախ պահանջում են ճշգրտում այլ տվյալների հետ (օրինակ՝ այլ բրածոներից կամ թվագրված ապարներից ստացված տվյալներ): Հաստատումը կատարվում է արդյունքները առկա երկրաբանական մեկնաբանությունների հետ համեմատելով:
Ռադիոմետրիայի առավելություններն ու սահմանափակումները
Keuntungan:
1. Ճշգրիտ. Այս մեթոդը ապահովում է ճշգրիտ և հուսալի արդյունքներ շատ լայն ժամանակահատվածում:
2. Ոչ դեստրուկտիվ. Այս գործընթացը սովորաբար չի վնասում նմուշը, ինչը հնարավորություն է տալիս հետագա վերլուծության կամ վերօգտագործման համար։
3. Հիանալի է հին ապարների համար. Ռադիոմետրիան չափազանց օգտակար է հին ապարային կազմավորումների տարիքը որոշելու համար՝ այլ մեթոդների հնարավորություններից անդին։
Կետերբաթասան:
1. Օրգանական նյութեր. Ոչ բոլոր մեթոդներն են հարմար օրգանական նյութերի համար: Օրինակ, C-14-ը կարող է օգտագործվել միայն մինչև 50.000 տարեկան լինելը, ինչը երկրաբանական առումով համեմատաբար կարճ ժամանակահատված է:
2. Աղտոտում. Աղտոտումը կարող է ազդել վերլուծության արդյունքների վրա, ուստի պահանջվում են նմուշների հավաքման և մշակման խիստ ընթացակարգեր:
3. Իզոտոպների կայունության ենթադրություն. Այս մեթոդը ենթադրում է, որ իզոտոպների քայքայման արագությունը ժամանակի ընթացքում հաստատուն է, որը, չնայած հիմնված է գիտական ապացույցների վրա, պետք է հաշվի առնվի մեկնաբանության մեջ:
Եզրակացություն
Ռադիոմետրիան անգնահատելի գործիք է երկրաբանության և հնէաբանության մեջ՝ բրածոների և ապարների տարիքը որոշելու համար: Հասկանալով ռադիոակտիվ քայքայման հիմնական սկզբունքները և տարբեր իզոտոպների օգտագործման եղանակը՝ գիտնականները կարող են ստեղծել Երկրի պատմության ճշգրիտ ժամանակագրություն: Չնայած իր սահմանափակումներին, ռադիոմետրիկ մեթոդների հուսալիությունն ու ճշգրտությունը այն դարձնում են երկրաբանական թվագրման ոսկե ստանդարտ տեխնիկա: Անկախ նրանից, թե դա կյանքի էվոլյուցիոն պատմության բացահայտումն է, թե մեր մոլորակի ձևավորման և փոխակերպման հասկացումը, ռադիոմետրիան շարունակում է կարևոր դեր խաղալ անցյալի բացահայտման գործում:
