Происхождение жизни - Руттен М.
Скачать (прямая ссылка):
2 Название проекта «Mohole» составлено из сокращения «Moho» и слова «hole» — буровая скважина. — Прим. перев.
Цифра 4,5 млрд. лет — нижний предел возможного возраста Земли. Интересно, что этот нижний предел весьма близок к общепринятой сейчас оценке возраста Земли — 4,5 млрд. лет (фиг. 10). Теперь нам надо узнать, какими методами получены цифры, говорящие о «возрасте Земли». Все новейшие оценки основаны на новом, свинец-свиицовом методе, представляющем собой развитие уран-свинцового и торий-свинцового методов.
15. УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УРАН-СВИНЦОВОГО И ТОРИЙ-СВИНЦОВОГО МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АБСОЛЮТНОГО ВОЗРАСТА
Усовершенствование этих методов стало возможным лишь благодаря развитию масс-спектрометрии. Как следует из табл. 1 и •фиг. 5,6, торий, уран и его изотоп актиний распадаются до свинца. Различить изотопы свинца с помощью классического химического .анализа невозможно, поэтому раньше нельзя было установить, какая часть свинца, найденного в урановой руде, образовалась в результате распада урана или тория, а какая не имеет отношения к радиоактивному распаду. Иными словами, задача состоит в том, чтобы узнать, сколько обычного, нерадиогенного свинца в урановой руде.
Как уже было сказано, масс-спектрометрпя позволяет определить, сколько в этом свинце 208РЬ (продукт распада 232Th), сколько 207РЬ (продукт распада 235Ас) и сколько 206РЬ (продукт распада ^38U). Более того, с помощью масс-спектрометра можно определить и процентное содержание обычного, нерадиогенного свинца (изотопа 204РЬ) в исследуемом образце. Многочисленные химические анализы показали, что два изотопа урана, а именно уран и актино-уран, всегда встречаются в природных минералах в соотношении 139 : 1. Значит, можно и не определять количество актиноурана в пробе, а принять его за 'Дзэ количества урана. На этом и основал ¦свинец-свинцовый метод: анализы и расчеты упрощаются, и возраст можно прямо вывести из формулы
206pb _ ( ext — 1) • 288Ц
207РЬ \ ’
( еМ _ ! ) . 238U
' 1 139
где X и А.1 — постоянные распада 238U и актиноурана (235Ас).
16. ВОЗРАСТ ЗЕМЛИ
Для оценки возраста Земли была использована другая модификация метода. Она основана на том факте, что лишь очень малая часть тяжелых элементов коры (свинца, урана, тория) сконцентри-
рована в рудных месторождениях, а основной запас этих металлов^ рассеян в породах коры в виде следов.
Английский геолог А. Холмс и немецкий ядерный физик, ф. Хоутерманс независимо друг от друга предложили использовать такое распределение тяжелых элементов в земной коре для расчета возраста Земли. Этот метод теперь известен под названием «модель Холмса — Хоутерманса». В нем используется изотопный состав-так называемого обычного свинца, содержащегося в галените — минерале рудных свинцовых жил.
Поскольку свинец, уран и торий сильно рассеяны в земной коре, можно считать, что концентрирование свинца в рудное месторождение — очень редкое событие. Значит с большой вероятностью можно допустить, что атомы свинца, которые мы находим сейчас в руде, претерпели такое концентрирование лишь однажды за время своего существования.
При концентрировании в руду свинец отделялся от своего-прежнего окружения, т. е. от пород, в которых он был рассеян в-качестве следового элемента. Поскольку свинец переходит в подвижное состояние при гораздо меньшей температуре и давлении,, чем уран и торий, он отделялся и от этих элементов, которые вместе с ним были рассеяны в породе. Следовательно, после того как свинец собрался в рудную жилу, прекратилось его накопление за счет распада радиоактивных элементов. Прекратилось и изменение его изотопного состава. Таким образом, свинцовые руды как бы законсервированы. Они сохраняют изотопный состав свинца, рассеянного когда-то в материнской породе.
В материнской породе изотопный состав свинца со временем медленно менялся: накапливались изотопы 206РЬ, 207РЬ и 208РЬ — конечные продукты распада урана и тория, содержавшихся в той же породе. В разных породах исходное содержание свинца, урана и тория, конечно, было различным; кроме того, возраст разных материнских пород, из которых затем мигрировал свинец, также различался. Поэтому изотопный состав обычного свинца, поступившего из разных пород, может быть самым разнообразным.
Чтобы принять в расчет различия, зависящие от первичных колебаний относительного содержания свинца, с одной стороны, и урана и тория — с другой, эти различия лучше выразить через коэффициент р.. Это отношение количеств 238U и 204РЬ, экстраполированное к настоящему времени:
V 2и4РЬ /наст.
Для каждого значения коэффициента р, характерна особая кривая* изменения изотопного состава свинца со временем.
Чтобы рассчитать возраст Земли, надо знать изотопный состав первозданного свинца. Конечно, проще всего было бы принять*
что весь первозданный свинец состоял из нерадиогенного изотопа 204РЬ. Но это не так: известно, что в межзвездном веществе, из которого формировалась Земля, содержатся естественные радиоактивные элементы. К тому же оказалось, что в свинце, находимом в метеоритах, есть радиогенные изотопы. Следовательно, первозданный свинец Земли уже должен был иметь сложный изотопный состав.
