Происхождение жизни - Руттен М.
Скачать (прямая ссылка):
а
лураспада — половина оставшегося количества, т. е. —, и так
4
далее. Теоретически весь первоначальный запас а распадется за бесконечно большое время.
Первичный, нестабильный изотоп называется материнским, или исходным, изотопом (Р)!, а последний стабильный изотоп, получившийся в результате серии распадов, называется дочерним (Я)2- Обозначим число материнских атомов, бывших в горной породе в момент ее образования, через Ро, а число материнских и дочерних атомов, присутствующих в ней сейчас, через Р; и t)t соответственно. Нетрудно рассчитать, сколько материнских атомов было в породе в момент ее образования:
Если мы примем, что ни материнские, ни дочерние атомы не уходили из породы и не поступали в нее извне за все геологическое время, то можно рассчитать, сколько времени прошло с момента образования интересующей нас породы:
Кроме такого анализа пород или отдельных минералов на содержание материнских и дочерних изотопов разных радиоактивных семейств, были сделаны попытки применить для целей датирования и другие радиометрические методы. В принципе эти методы сходны с только что рассмотренными. В настоящее время они имеют очень небольшое значение, поэтому я не буду их перечислять. Читатель может найти их доступное описание в литературе [3].
Все методы датирования, использующие радиоактивный распад, основаны на одном общем допущении, а именно что радиоактивный распад на протяжении всей долгой истории Земли шел с одинаковой скоростью.
Теоретическая физика утверждает, что это именно так. Согласно теории, радиоактивный распад — ядерный процесс, и все его характеристики тесно связаны со свойствами ядра данного элемента. В отличие от конфигурации электронных орбит вокруг ядра, от которой зависят химические свойства атома, ядро не поддается внешним воздействиям. Ни скачки температуры или давления, ни изменения электрического и магнитного полей, имевшие место на протяжении геологической истории, не могли повлиять на ядерный процесс, каковым является радиоактивный распад. Физики-экспериментаторы подтвердили теорию, испробовав все возможные крайние факторы воздействия. Но геолога не удивишь сильными колебаниями температуры, силы тяжести, земного магнетизма или
1 От англ. parent — родительский, исходный. — Прим. перев.
2 От англ. daughter — дочерний. — Прим. перев.
Р0 — Р t + Dt.
8. ПОСТОЯНСТВО РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА
сверхвысокими давлениями. А важнейший фактор геологических процессов — время — нельзя моделировать в лаборатории. Правомерно ли, спросит геолог, применять теории ядерной физики, науки, которой еще не исполнилось и века, к истории Земли, насчитывающей не один миллиард лет?
Плеохроичные ореолы
Ответ на этот вопрос мы находим в минералогии. Во многих минералах обнаруживаются мелкие темные пятна. Под микроскопом они выглядят как концентрические кольца (фото 1) '. В поляризованном свете эти кольца становятся окрашенными, причем их окраска обычно отличается от той, которая появляется при таком освещении у различных минералов. При повороте столика поляризационного микроскопа окраска колец меняется. Отсюда и название — плеохроичные2 ореолы. Эти ореолы образовались вследствие разрушения кристаллической решетки минерала под действием излучения, источником которого служат вкрапления радиоактивных элементов.
Излучение, сопровождающее распад радиоактивного элемента, всегда имеет одну и ту же энергию, характерную для процесса распада ядер этого элемента или изотопа. Значит, если в минерале содержится микроскопическое включение радиоактивного элемента, то его излучение всегда будет проникать в кристаллическую решетку минерала на определенное и неизменное расстояние. Вокруг радиоактивного включения образуется сферическая зона разрушения кристаллической решетки. Под микроскопом на тонком шлифе эта сфера будет выглядеть как кольцо или идеальный круг [2].
В рядах распада уран — свинец и торий — свинец, включающих многие промежуточные стадии между материнским и дочерним элементами, испускается целая серия излучений. Они обладают разными энергиями, разной «пробивной силой», поэтому вокруг зерна урана или тория во вмещающем минерале образуется несколько концентрических зон разрушения. Такая серия сфер (в сечении — колец) схематически показана на фиг. 4.
Если бы в ходе геологической истории энергия радиоактивных процессов менялась, то менялся бы со временем и радиус зон разрушения в плеохроичных ореолах. В результате медленного изменения энергии радиоактивного распада на протяжении миллионов лет вместо системы четких концентрических колец образовывалось бы расплывчатое пятно. Поскольку скорость распада прямо пропорциональна энергии, испускаемой при распаде, мы можем
1 Все фотографии помещены в конце книги. — Прим. ред.
1 Многоцветные — от греч. pleon (больше) и chros (цвет). — Прим. перев.
