Происхождение жизни: маленький теплый водоем - Фолсом К.
Скачать (прямая ссылка):
В табл. 2.1 приведены периоды полураспада и константы распада некоторых элементов, наиболее часто используемых для установления возраста. Сущность большинства схем установления возраста состоит в измерении содержания материнских и (или) дочерних изотопов с очень высокой точностью. Отношение изотопов, подставленное в соответствующую формулу, дает возможность оценить возраст вещества. Этот возраст отвечает времени, в течение которого минерал находился в кристаллическом состоянии. Ниже приводится несколько примеров.
Углеродные (14С) часы, разработанные Уиллардом Либби, приносят большую пользу в археологии и в датировке различных событий, причем их принцип иллюстрирует принципы методов датировки в целом. Земля с постоянной скоростью подвергается бомбардировке высокоэнергетическими частицами космических лучей. Эти высокоскоростные частицы, в основном протоны, взаимо-
Таблица 2.1
Периоды полураспада и другие данные о некоторых элементах, используемых при определении возраста
Исходный Конечный Вид распада Период Константа
элемент элемент полураспада, распада1
годы
14С 14N ^-Распад 5,7-Ю3 1,216-10~4
40К 40Аг Электронный | 1,3-109 0,585-КГ1»
захват }
40Са р-Распад ] 4,720-Ю"10
8,Rb 87Sr » 4,7-1010 1,474-Ю-11
23-Th 20врЬ И 6 а-Распад (ряд 1,39- Ю1" 4,99-10-“
а-частиц распада)
235Ц 207РЬ и 7 То же 7,13-10* 9,72-Ю"10
а-частиц
238U 20вРЬ и 8 » 4,51-10» 1,537-10'10
а-частиц
1 В некоторых случаях вместо периодов полураспада используются константы распада. Константа распада d связана с периодом полураспада следующим образом:
In 2 0,693
Период полураспада = —— = ——
действуют с молекулами атмосферы с образованием пейт-ронов, энергия которых достаточна для того, чтобы их поглотили ядра 14N. Каждый атом 14N, подвергшийся такому воздействию, превращается в 14С — радиоактивный изотоп с периодом полураспада 5730 лет.
Изотоп 14С образуется и расходуется с постоянными скоростями. С помощью специальных счетчиков Гейгера и точных химических анализов можно измерить количество 14С по отношению ко всем изотопам углерода. Общий запас углерода па Земле — двуокись углерода в воздухе и в океанах, карбонатные минералы в горных породах и живые организмы — содержит равновесное количество 14С, равное 1,2 • 1СН2 г на 1 г всего углерода.
Когда организм погибает, содержащийся в нем углерод временно выводится из мирового круговорота углерода.
Содержание 14С в нем начинает убывать, поскольку в систему не поступает новый углерод. Для исследуемого образца данные о содержании 14С и всего углерода можно объединить с данными о периоде полураспада углерода (одна константа) и о равновесном количестве 14С (другая константа) и получить время, прошедшее с того момента, когда образец был выведен из цикла углерода. На практике точность и охват измерений ограничены. Для системы 14С граница проходит на уровне, отвечающем примерно 10 периодам полураспада, или 57 300 лет, — времени, за которое остается всего около 0,001 его равновесного значения (или 0,16 расп./мин-г).
Этот отрезок времени — всего лишь мгновение в хронологии Земли. Для датировки древних горных пород необходимы другие методы. Принцип использования радиоактивных изотопов или их продуктов остается полезным, но в данном случае требуются изотопы с большими периодами полураспада.
Рассмотрим ураноносную породу. Допустим, что все материнские изотопы вошли в ее состав во время кристаллизации и ни материнские, ни дочерние изотопы с тех пор и до настоящего времени не были утеряны (на практике данное допущение справедливо далеко не всегда, и мы еще столкнемся с этим). Породы, в состав которых входят уран и торий, содержат оба изотопа урана (238U, 235U) и 232Th наряду с четырьмя изотопами свинца (204РЬ, 206РЬ, 207Pb' и 208РЬ).
Изотоп 204РЬ не ообразуется каким-либо известным радиоактивным источником и, по-видимому, является первичным изотопом. Три других изотопа представляют собой продукты распада урановых и ториевых изотопов.
В табл. 2.2 приведены родоначальники различных изотопов свинца и их периоды полураспада. В идеальном случае отношения свинца к урану (или торию) должны приводить к одному и тому же значению возраста, что обеспечивает независимое подтверждение правильности результатов определения. Чем старше порода, тем меньше в ней урана и больше свинца. Отношение 207РЬ/206РЬ может служить в качестве часов, поскольку 235U имеет гораздо меньший период полураспада, чем 238U.
Этим способом был определен возраст многих пород, и в целом результаты вполне согласуются между собой.
