Como vimos, desde o século XIX já havia um consenso científico acerca da antiguidade relativa da Terra, mas faltavam métodos, mecanismos confiáveis para medir com precisão sua idade absoluta. Tudo mudou com a descoberta da radioatividade.
Os elementos químicos são compostos por átomos, e os atomos são compostos por um núcleo com carga elétrica positiva circundado por uma “núvem” de elétrons com carga negativa. E o núcleo por sua vez é composto por partículas chamadas prótons e neutrons. Prótons tem carga elétrica positiva, e os neutrons não tem carga (tanto prótons quanto neutrons são eles próprios compostos por partículas menores, os quarks, mas não precisamos descer a esse nível de detalhamento aqui). Cada elemento químico é definido ou caracterizado pelo número de prótons que seu átomo possui (havendo número igual de elétrons) e que define seu número atômico: Hidrogênio=1, Hélio=2, Carbono=6, Oxigênio=8, etc, e assim o seu lugar na Tabéla Periódica. Entretanto, o número de neutrons não é necessáriamente igual ao de prótons, ocasião em que temos um Isótopo. Um átomo de um elemento com o número de prótons e elétrons que o caracteriza, mas com um número de neutrons diferente do de prótons. Assim os elementos químicos são caracterizados pelo Número Atômico e pela sua Massa Atômica: a soma de prótons e neutrons. Por exemplo, o Oxigênio tem número atômico 8 e massa atômica 16.
Muitos isótopos ocorrem normalmente na natureza, o Hidrogênio (1 próton), por exemplo, ocorre em três formas: o Prótio (1 proton sem neutron), Deutério (1 proton+1 neutron), e Trítio (1 proton+2 neutrons). Há 339 isótopos de ocorrência natural na Terra, e mais de 3100 conhecidos.
Alguns Isótopos são estáveis, enquantro outros são instáveis. Sendo estáveis, isso evidentemente significa que não há mudanças no decorrer do tempo, isto é, o isótopo permanece inalterado, enquanto os isótopos instáveis se transformam, se transmutam com o tempo em outros elementos. Ser instável, quer dizer estar fora de um ponto de equilíbrio, no caso, equilíbrio de massa atômica, há como que um “excesso” de massa no núcleo atômico, o que faz com que seja instável. Esse desequilíbrio é resolvido, eliminando o “excesso”, através da emissão de partículas do núcleo, e/ou fótons (ondas eletromagnéticas) de alta energia (raios-X, Gama). A isso chamamos radioatividade, e por isso esses isótopos instáveis são chamados de Radioisótopos. Como resultado dessa emissão de radioatividade, a composição do núcleo muda, de modo que o elemento se transmuta, ou decai para um elemento de massa e número atômico menores. Alguns isótopos ao decair não geram de imediato um isótopo estável, então ocorre novo processo de decaimento , as vezes uma sequência, até que se tenha um isótopo estável.
Esse decaimento, para a maioria absoluta dos isótopos ocorre a uma taxa fixa, invariável, mas diferente para cada elemento. A medida dessa taxa de decaimento é chamada de Meia Vida: o tempo necessário para que metade de uma quantidade do isótopo, dito isótopo Pai, decaia para o isótopo Filho. A tabela abaixo mostra alguns dos isótopos usados em datação radiométrica e suas meias-vidas:
Isótopo radioativo (Pai) | Isótopo estável (Filho) | Meia-Vida (Anos) |
Samário-147 | Neodímio-143 | 106 bilhões |
Rubídio-87 | Estrôncio-87 | 48.8 bilhões |
Rênio-187 | Ósmio-187 | 42 bilhões |
Lutécio-176 | Háfnio-176 | 38 bilhões |
Tório-232 | Chumbo-208 | 14 bilhões |
Urânio-238 | Chumbo-206 | 4,5 bilhões |
Potássio-40 | Argônio-40 | 1,26 bilhões |
Urânio-235 | Chumbo-207 | 0,7 bilhões |
Berílio-10 | Boro-10 | 1,52 milhões |
Fonte:Radiometric Dating, A Christian Perspective |
Assim, em uma amostra com 4 bilhões de átomos de U-238 decorridos 0,7 bilhões, ou 700 milhões de anos, 2 bilhões terão decaido para Pb-207. Passados mais 700 milhões de anos e restarão 1 bilhão de átomos de U-238, e assim sucessivamente. Essas taxas de decaimento foram exaustivamente testadas, ao longo dos últimos 50 anos, submetidas a todo o tipo de extremo físico concebível: temperatura, pressão, etc., sem que fossem observadas alterações nelas. Desse modo, esses radioisótopos fornecem um relógio natural, muito preciso, que permitiu fazer o que antes não era possível: uma contagem precisa da passagem de tempo geológico, fornecendo assim uma datação absoluta, em números. Passamos a saber não apenas que camadas geológicas são relativamente mais antigas, mas o quão antigas elas o são em termos absolutos, e da mesma forma podemos determinar a idade do planeta.
Mas como isso funciona na prática? No próximo post.
Excelente.
Falta esse tipo de aproximação dos cientistas com o público leigo. A ciência em si só tem a ganhar ao compartilhar informação com pessoas que não são do ramo.
Parabéns!
Oi felino de eras primevas,
Parabéns por expor com leveza um complicado tema, sem recorrer a simplificações deturpadas.
A questão da datação é fundamental, seja na geologia, seja arqueologia, ou na paleontologia. E é por isso que tantos religiosos tentam sabotá-la, apontando falhas que não existem nos métodos de datação. Eles sabem que as datações não sustentam as datas que eles propõem para espécies extintas, de cidades bíblicas, para a origem da Terra, do homem…
A confrontação para eles é tremendamente dolorosa, como vemos no dramático caso do geólogo Kurt Wise, cientista preparado e promissor, mas que largou a ciência porque as datas reveladas pelos métodos de datação não batiam com as da Bíblia…
Tudo isso porque ele queria responder à pergunta do seu post: “quão velho é o mundo?”
Abraço e aguardo a continuação!
Rapaz, “off topic” total, mas dê uma olhadinha nisso:
http://tempora-mores.blogspot.com/2010/05/os-ateus-coitadinhos-invertendo-quem.html
Manda ver, Felino, desconstrua essa trolha em um post “daqueles”!
Abraço
É, já vi Leo. Valeu o toque. Realmente merece, é tanto sofisma que nem sei por onde começar. Mas estou tentando acabar a série sobre a idade da Terra, então talvez demore um pouco.
[]’s
Ótimo assunto para se abordar!
Por ser usualmente cético, sempre considerei muito suspeita essa história de milhões e milhões de anos, da idade da Terra e do Universo, e também a teoria da evolução das espécies. Somente há pouco tempo resolvi me posicionar sobre o assunto, sair de cima do muro: procurei me informar sobre o assunto, saber com base em quê se proclama que “evolução biológica é um fato”, e com base em quê se faz a pretenciosa afirmação de que determinada rocha ou fóssil tem tantos milhões ou bilhões de anos.
Fonte indispensável é o sítio talkorigins.org , que é focado na evolução biológica, respondendo a objeções criacionistas, mas também aborda tópicos correlatos(???) como a idade da Terra ( http://talkorigins.org/faqs/faq-age-of-earth.html ).
Foi lá que encontrei muita informação sobre os métodos de datação, como são calibrados e corroborados uns por outros, como contaminação de amostras pode ser detectada, etc.:
http://talkorigins.org/faqs/isochron-dating.html
Obrigado pelos comentários Hudson.
Eu de fato estou usando extensivamente o Talk Origins e as referências lá listadas na confecção dessa série. Estou elaborando o último artigo, que é um pouco mais trabalhoso, e outras coisas acabaram me atropelando o cronograma, digamos assim. Mas devo terminar em breve.
Um forte abraço e volte sempre.
Opa, faltou enfatizar:
Parabenizo e agradeço ao Felino Pré-Cambriano de Schroedinger pelo blogue!
Hudson
NOSSA PARABENS GOSTARIA QUE OUVESSE MAIS SITES ASSIM PARA NOS AJUDAR NOS TRABALHOS E NOS ESTUDOS.VALEU!