La historia de hoy tratará sobre la metodología de la ciencia, en particular sobre cómo podemos determinar la edad de los hallazgos arqueológicos, qué métodos básicos se utilizan y qué principios y procesos físicos subyacen en ellos.
La belleza de los métodos de datación científica es que son complementarios y mutuamente verificables, es decir, con la ayuda de un método podemos verificar la corrección de otro y viceversa, haciendo modificaciones si es necesario. Además, estos "relojes" cubren un rango de tiempo enorme: aproximadamente 9 órdenes de magnitud (en realidad más, pero para propósitos históricos, los relojes "rápidos" son inútiles, la escala del tiempo evolutivo cubre siete u ocho órdenes de magnitud).
Esto se puede comparar con el trabajo de criminólogos tardíos, donde no hay testigos directos de la "escena del crimen", y que solo encontraron sus huellas.

Hay muchas cosas en la ciencia que son inaccesibles para la observación directa. Esta es una de las razones de desconfianza y resistencia a la ciencia en el nivel "cotidiano". Hoy, a pesar de la brecha cada vez mayor en el conocimiento entre "científicos" y "personas comunes", se deben hacer esfuerzos significativos para que las personas no tengan la impresión a la"Estos científicos por sí mismos no pueden explicar nada, porque usan los datos de los mismos científicos que tomaron estos datos del techo". Desafortunadamente, esta es precisamente la opinión que existe fuera del alcance de la ciencia, en particular, entre los muchos "refutantes" de la historia, en algún lugar de la cocina o en el garaje. Por supuesto, las dudas en la ciencia son útiles, porque cualquier teoría que afirme ser científica debe ser fundamentalmente falsificada. El problema es que para poner en duda los métodos que se describen a continuación, es necesario falsificar hechos de biología, física, geología, arqueología, historia y química.
Todos los relojes se pueden dividir condicionalmente en dos categorías: contar (por ejemplo, oscilaciones de un péndulo o cristal de cuarzo en un reloj doméstico) o medir (por ejemplo, el tiempo del flujo de cualquier proceso no cíclico). Y esas y otras horas en algunos momentos (afortunadamente, necesarios para nosotros) pueden "cero" o detenerse, arreglando eventos. Comencemos con las horas más rápidas.

Dendrocronología.

En la escala que necesitamos, por ejemplo, histórica, los relojes de conteo utilizados en dendrocronología son muy convenientes: estos son anillos anuales de árboles. Por ejemplo, se pueden usar para determinar en qué año se cortó un árbol, que se usó para construir una casa o un culto hace varios siglos (de hecho, hay una escala dendrocronológica continua de aproximadamente 11,500 años).
¿Cómo funciona este método? Mucha gente sabe que para determinar la edad de un árbol recientemente talado, debe contar los anillos en su tronco, considerando el anillo actual como el anillo exterior. Los anillos reflejan cambios en la tasa de crecimiento en diferentes estaciones del año: en verano o invierno, en la estación seca y en la estación lluviosa, y son especialmente pronunciados en latitudes altas, donde hay una gran diferencia entre las estaciones. Al mismo tiempo, para determinar la edad, no es necesario cortar un árbol. Puede perforar un agujero en el medio del árbol y extraer la muestra. Pero un simple conteo de anillos no mostrará en qué siglo el registro de su casa o el mástil de su barco estaba vivo. Si necesita fechar madera muerta por mucho tiempo, deberá observar un patrón característico de anillos. Así como la presencia de anillos significa ciclos anuales, algunos años son peores que otros, porque el clima cambia cada año:la sequía ralentizará la tasa de crecimiento y un año lluvioso la acelerará; Hay años fríos y cálidos, e incluso los años de El Niño o las erupciones de Krakatoa. Los años con malas condiciones climáticas para la madera producen anillos más estrechos que los buenos. Y el patrón de anillos estrechos y anchos en una región particular, creado por una secuencia específica de diferentes años, es una "huella" característica que marca con precisión los años de formación de estos anillos, reconocibles de un árbol a otro. Además, siempre puede tomar una muestra del material del anillo deseado para la datación por radiocarbono (más sobre esto a continuación).creado por una secuencia específica de diferentes años, es una "huella" característica que marca con precisión los años de formación de estos anillos, reconocibles de árbol en árbol. Además, siempre puede tomar una muestra del material del anillo deseado para la datación por radiocarbono (más sobre esto a continuación).creado por una secuencia específica de diferentes años, es una "huella" característica que marca con precisión los años de formación de estos anillos, reconocibles de árbol en árbol. Además, siempre puede tomar una muestra del material del anillo deseado para la datación por radiocarbono (más sobre esto a continuación).
Todo esto, por supuesto, es bueno, pero los pocos árboles vivos estaban vivos en la época de Pedro el Grande, sin mencionar la Edad del Bronce o antes. Hay árboles que viven durante milenios, pero la mayoría de ellos se talan cuando ni siquiera tienen cien años. ¿Cómo se crea una colección de anillos de referencia para tiempos más antiguos? Creo que ya lo has adivinado.

Superposición La cuerda puede tener cien metros de largo, pero las fibras individuales son mucho más cortas. Para utilizar el principio de superposición, toma patrones de referencia de patrones cuya fecha se puede establecer en árboles modernos.
Luego busca un patrón de anillos antiguos de árboles modernos y determina la correspondencia del patrón entre los anillos más jóvenes de árboles muertos hace mucho tiempo. Luego identificas el patrón de los anillos viejos de estos árboles muertos largos y buscas el mismo patrón en los anillos jóvenes de los árboles aún más viejos, etc. En la práctica, este método se usa solo en períodos arqueológicos, en la escala de varios miles de años.
Por cierto, este no es el único sistema que promete precisión hasta un año. Las capas sedimentarias se depositan en lagos glaciares. Al igual que los anillos anuales, varían estacional y teóricamente, el mismo principio se puede usar aquí, con el mismo grado de precisión. Los corales también tienen anillos de crecimiento, al igual que los árboles. Se utilizaron para determinar las fechas de los terremotos antiguos. La mayoría de los otros sistemas de datación disponibles para nosotros, incluidos todos los métodos de radioisótopos, son precisos solo dentro del margen de error, que es proporcional a la escala del tiempo medido.

Radioisótopos

Para aquellos que han olvidado con éxito la física, primero les contaré información básica sobre la estructura de la materia y qué son los radioisótopos, porque aquí se trata de procesos físicos.
Toda la materia consta de elementos que interactúan químicamente con otros elementos. En la naturaleza, hay 92 elementos menos tecnecio, un poco más si contamos los elementos sintetizados artificialmente. La teoría atómica de la estructura de la materia, que, creo, incluso los creacionistas aceptan, nos dice que los elementos consisten en átomos característicos, que son las partículas más pequeñas en las que se puede dividir un elemento para que no deje de ser este elemento. ¿Cómo se ve un átomo como el nitrógeno, el cobre o el carbono? ~~En una ola estacionaria.~~Solo puede usar modelos para ayudar a visualizar el átomo. Todos recordamos desde la escuela el modelo planetario del átomo propuesto por Niels Bohr. Hoy está desactualizado, pero como modelo es adecuado para nuestros propósitos. El papel del "Sol" lo juega el núcleo, y los electrones giran a su alrededor, desempeñando el papel de planetas. Al igual que en el sistema solar, casi toda la masa del átomo está contenida en el núcleo ("Sol"), y casi todo el volumen está ocupado por el espacio vacío que separa los electrones ("planetas") del núcleo. Los electrones son insignificantes en comparación con el núcleo, y el espacio desde ellos hasta el núcleo es enorme en comparación con el tamaño de ambos.

El átomo consta de tres tipos de partículas, al menos en el modelo de Bohr. Ya estamos familiarizados con los electrones. Otras dos partículas, mucho más grandes, se llaman protones y neutrones, y están en el núcleo y su tamaño es casi el mismo. El número de protones es constante para cualquier elemento en particular y es igual al número de electrones. Este número se llama número atómico y se escribe en el índice inferior cerca del nombre del elemento. Esta es una característica única del elemento, y no hay vacíos en la lista de números atómicos del famoso sistema periódico [Mendeleev]. Cada número en él corresponde exactamente a un solo elemento. El número atómico 1 es hidrógeno, 2 es helio, 3 es litio, y así sucesivamente, hasta 92 para uranio.
Los protones y los electrones llevan una carga eléctrica del signo opuesto. Llamamos a uno de ellos positivo y el otro negativo, de acuerdo con un acuerdo arbitrario. Estas cargas son importantes en la formación de enlaces químicos de elementos entre sí, principalmente a través de la interacción de electrones. Los neutrones en un átomo están conectados en el núcleo con protones y no tienen carga, y no participan en reacciones químicas. Los neutrones, protones y electrones en cualquier elemento son exactamente los mismos que en cualquier otro. No existe un protón de oxígeno, un electrón de potasio o un neutrón de cobre. Protón: es un protón en todas partes, pero lo que hace que un átomo de cobre cobre es que tiene exactamente 29 protones (y 29 electrones). Lo que pensamos en términos cotidianos como cobre es una cuestión de química. La química es la danza de los electrones. Toda su esencia radica en la interacción de los átomos a través de sus electrones.Los enlaces químicos se destruyen y recrean fácilmente, porque solo los electrones se separan o intercambian en reacciones químicas. Las fuerzas de atracción dentro de los núcleos atómicos son mucho más poderosas. Es por eso que la "fisión atómica" suena tan siniestra, pero puede ocurrir en reacciones "nucleares" (en oposición a las químicas), y el reloj radiactivo se basa en ellas.
Los electrones tienen una masa insignificante, por lo que la masa total de un átomo, su "masa atómica", es igual al número total de protones y neutrones. Como regla, es un poco más del doble del número atómico, porque generalmente en el núcleo, como regla, hay más neutrones que protones. La masa atómica está escrita por el superíndice cerca de la designación del elemento en la tabla periódica. A diferencia del número de protones, el número de neutrones en un átomo no es una característica única de un elemento. Los átomos de cualquier elemento en particular pueden estar en diferentes "versiones" llamadas isótopos, que difieren en el número de neutrones, pero siempre con el mismo número de protones. Algunos elementos, como el flúor, tienen solo un isótopo natural. El número atómico de flúor es 9, y su masa atómica es 19, de lo que está claro que tiene 9 protones y 10 neutrones.Otros elementos tienen varios isótopos. El plomo tiene cinco isótopos comunes. Tienen el mismo número de protones (y electrones), 82, que es el número atómico de plomo, pero con diferentes masas atómicas, de 202 a 208. El carbono tiene tres isótopos encontrados en la naturaleza. El carbono-12 es carbono ordinario con la misma cantidad de neutrones y protones - 6. También hay carbono -13, que es de corta duración para nuestros propósitos, y carbono -14, que es raro, pero no suficiente para ser útil para fechar muestras orgánicas.El carbono-12 es carbono ordinario con la misma cantidad de neutrones y protones - 6. También hay carbono -13, de vida muy corta para nuestros propósitos, y carbono -14, que es raro, pero no suficiente para ser útil para fechar muestras orgánicas.El carbono-12 es carbono ordinario con la misma cantidad de neutrones y protones - 6. También hay carbono -13, que es de corta duración para nuestros propósitos, y carbono -14, que es raro, pero no suficiente para ser útil para fechar muestras orgánicas.
El siguiente hecho teórico importante es que no todos los isótopos son estables. El plomo-202 es un isótopo inestable, y el plomo-204, -206, -207 y -208 son estables. "Inestable" significa que los átomos se descomponen espontáneamente en otra cosa, a una velocidad predecible, aunque en momentos impredecibles. La previsibilidad de la tasa de caída es la clave para todos los relojes radiométricos. Un sinónimo de la palabra "inestable" es "radioactivo". Existen varios tipos de desintegración radiactiva, adecuados como relojes en los que participan los neutrones. En una forma (β ^--decaimiento) un neutrón se convierte en un protón. Esto significa que la masa atómica permanece igual (los protones y los neutrones tienen la misma masa), y el número atómico aumenta en uno, por lo que el átomo se convierte en un elemento diferente, una celda a la derecha en el sistema periódico. Por ejemplo, el cesio-55 se convierte en bario-56. Con otra forma de desintegración radiactiva (desintegración β ⁺ ), por el contrario, el protón se convierte en un neutrón. La masa atómica permanece igual nuevamente, pero esta vez el número atómico disminuye en uno, y el átomo se convierte en el siguiente elemento a la izquierda del sistema periódico. El tercer tipo de desintegración radiactiva ( captura de electrones) tiene el mismo resultado. Un protón puede capturar uno de los electrones en la cubierta de su átomo y convertirse en un neutrón (que emite un neutrino). Nuevamente, no hay cambios en la masa atómica, el número atómico disminuye en uno y el átomo se convierte en el siguiente elemento a la izquierda del sistema periódico. También hay un tipo más complejo de descomposición, en el queun átomo emite una llamada partícula alfa. Se compone de dos neutrones y dos protones "pegados" (o el núcleo de un átomo de helio sin electrones). Esto significa que la masa atómica disminuye en cuatro, y el número atómico disminuye en dos. Un átomo se convierte en ese elemento, que son dos celdas a la izquierda de la tabla periódica. Un ejemplo de desintegración alfa es la conversión de un isótopo muy radiactivo de uranio-238 (con 92 protones y 146 neutrones) en torio-234 (con 90 protones y 144 neutrones).
Ahora al grano. Cada isótopo inestable decae a una velocidad precisamente conocida, para cada isótopo propio. En todos los casos, la decadencia es exponencial. La medida generalmente aceptada de la tasa de descomposición es la "vida media". Este es el tiempo necesario para descomponer la mitad de sus átomos. La vida media es la misma y no depende de cuántos átomos ya se hayan desintegrado. Por ejemplo, la vida media (T½) del carbono-14 es 5730 ± 40 años. En 2010, la edad máxima de la muestra, que puede determinarse con precisión por el método de radiocarbono, es de aproximadamente 60,000 años, es decir, aproximadamente 10 vidas medias de ¹⁴ C. Durante este tiempo, el contenido de ¹⁴ C disminuye aproximadamente 1000 veces (aproximadamente 1 descomposición por hora por gramo de carbono) y tendremos que pasar a un reloj más lento.

Método de argón de potasio

El isótopo que se usa a menudo en una escala de tiempo evolutiva es el potasio 40 con una vida media de 1.260 millones de años, y se usará como ejemplo para explicar la idea de un reloj radiactivo. Este "reloj" se llama potasio-argón, ya que el argón-40 (es por celda a la izquierda del sistema periódico) es uno de los elementos en los que se descompone el potasio-40 (el otro, como resultado de otro tipo de descomposición radiactiva, es el calcio-40, ubicado en unidad a la derecha de la tabla periódica). Si comienza con una cierta cantidad de potasio-40, luego de 1260 millones de años, la mitad del potasio-40 se descompondrá en argón-40. Esto se llama la vida media. En otros 1,26 mil millones de años, la mitad de lo que queda (1/4 del original), etc., decaerá. En un período de tiempo inferior a 1,26 billones de años,una cantidad menor de potasio inicial se descompondrá en consecuencia. Supongamos que tenemos algo de potasio-40 en un sistema cerrado, sin argón-40. Después de varios cientos de millones de años, el científico se encuentra con este espacio confinado y mide las proporciones relativas de potasio-40 y argón-40. A partir de esta fracción, independientemente de las cantidades absolutas, conociendo la vida media del potasio-40 y suponiendo que al principio no hubo argón, podemos estimar el tiempo transcurrido desde el inicio del proceso, es decir, desde el momento en que el reloj se "reinició". Tenga en cuenta que debemos conocer la proporción de los isótopos padre (potasio-40) e hija (argón-40). Además, como se mencionó anteriormente, es necesario que nuestro reloj se restablezca a cero.Después de varios cientos de millones de años, el científico se encuentra con este espacio confinado y mide las proporciones relativas de potasio-40 y argón-40. A partir de esta fracción, independientemente de las cantidades absolutas, conociendo la vida media del potasio-40 y suponiendo que al principio no hubo argón, podemos estimar el tiempo transcurrido desde el inicio del proceso, es decir, desde el momento en que el reloj se "reinició". Tenga en cuenta que debemos conocer la proporción de los isótopos padre (potasio-40) e hija (argón-40). Además, como se mencionó anteriormente, es necesario que nuestro reloj se restablezca a cero.Después de varios cientos de millones de años, el científico se encuentra con este espacio confinado y mide las proporciones relativas de potasio-40 y argón-40. A partir de esta fracción, independientemente de las cantidades absolutas, conociendo la vida media del potasio-40 y suponiendo que al principio no hubo argón, podemos estimar el tiempo transcurrido desde el inicio del proceso, es decir, desde el momento en que el reloj se "reinició". Tenga en cuenta que debemos conocer la proporción de los isótopos padre (potasio-40) e hija (argón-40). Además, como se mencionó anteriormente, es necesario que nuestro reloj se restablezca a cero.puede estimar el tiempo transcurrido desde el inicio del proceso, es decir, desde el momento en que el reloj se "restableció a cero". Tenga en cuenta que debemos conocer la proporción de los isótopos padre (potasio-40) e hija (argón-40). Además, como se mencionó anteriormente, es necesario que nuestro reloj se restablezca a cero.puede estimar el tiempo transcurrido desde el inicio del proceso, es decir, desde el momento en que el reloj se "restableció a cero". Tenga en cuenta que debemos conocer la proporción de los isótopos padre (potasio-40) e hija (argón-40). Además, como se mencionó anteriormente, es necesario que nuestro reloj se restablezca a cero.
Pero, ¿qué se entiende por "reducción a cero"? El proceso de cristalización.
Como todos los relojes radiactivos utilizados por los geólogos, el recuento de tiempo de potasio-argón solo funciona para las llamadas rocas ígneas. Las rocas ígneas se solidifican a partir de rocas fundidas: magma subterráneo en el caso del granito, lava de los volcanes en el caso del basalto. Cuando una roca se solidifica, cristaliza y forma granito o basalto. Por regla general, estos cristales pequeños y transparentes, como el cuarzo, son demasiado pequeños para parecer cristales a simple vista. Algunos de ellos, como los feldespatos y la mica, contienen átomos de potasio. Entre ellos se encuentran los átomos del isótopo radiactivo potasio-40. Cuando se forma un cristal en el momento de la solidificación del magma (el sistema "se cierra ""), El potasio-40 está presente, pero no hay argón (se supone que las burbujas de este gas, si las hay, se elevaron a la superficie de la lava líquida y se mezclaron con el aire atmosférico). El reloj está "puesto a cero" en el sentido de que no hay átomos de argón en el cristal. Después de millones de años, el potasio-40 se descompone lentamente y, uno tras otro, los átomos de argón-40 reemplazan a los átomos de potasio-40 en el cristal y permanecen en él como en una trampa. La cantidad acumulada de argón-40 es una medida del tiempo transcurrido desde la cristalización. Pero este valor solo tiene sentido cuando se expresa como la relación de potasio-40 a argón-40. Cuando se reinició el reloj, la proporción era del 100% a favor del potasio-40. En 1.26 mil millones de años, la proporción será de 50 a 50. Después de otros 1260 millones de años, la mitad del potasio 40 restante se convertirá en argón 40, y así sucesivamente.Las proporciones intermedias muestran tiempos intermedios desde que se reinició el reloj de cristal. Por lo tanto, midiendo la relación⁴⁰ K / ⁴⁰ Ar en un pedazo de roca ígnea hoy, se puede decir cuando la roca cristalizó. Las rocas ígneas, como regla, contienen muchos isótopos diferentes, y no solo potasio-40. El punto positivo es que las rocas ígneas en esta pieza se endurecen al mismo tiempo, restableciendo todas las horas, lo cual es muy conveniente para la datación. Sin embargo, durante la cristalización del mineral, puede ocurrir la captura de argón desde el exterior. ¿Cómo distinguir este argón de lo que se formó más tarde durante la descomposición del isótopo de ⁴⁰ K? Se puede suponer que el argón capturado tenía la misma relación de isótopos de ⁴⁰ Ar / ³⁶ Ar que en la atmósfera moderna. Midiendo la cantidad de ³⁶Ar, entonces puede calcular la cantidad de argón radiogénico "puro" ⁴⁰ Ar.
Sin embargo, hay un problema. Los fósiles son extremadamente raros en las rocas ígneas. Se forman en rocas sedimentarias como la piedra caliza y la arenisca, que no son lava solidificada. Se encuentran en capas de lodo, limo o arena, depositadas gradualmente en el fondo del mar, lago o río. La arena o el limo se condensan durante muchos siglos y se endurecen como la piedra. Los restos que han caído en rocas sedimentarias tienen la posibilidad de fosilizarse (para sobrevivir como fósiles). Aunque solo una pequeña fracción de los cadáveres se vuelve fósil, las rocas sedimentarias son las únicas que contienen fósiles de los que vale la pena hablar.
Desafortunadamente, estas rocas no se pueden fechar usando radioactividad. Es probable que las partículas individuales de limo o arena que forman parte de las rocas sedimentarias contengan ⁴⁰ K y otros isótopos radiactivos, pero, desafortunadamente, este reloj es inútil porque no se reinicia o reinicia correctamente en diferentes momentos. Cada grano de arena tiene un reloj puesto a cero a la vez, probablemente mucho antes de la formación de estas rocas y el entierro de minerales que estamos tratando de fechar. Entonces, en términos de tiempo, la roca sedimentaria es un desastre continuo. Lo mejor que podemos hacer, y es un "mejor" bastante bueno, es usar la edad de las rocas volcánicas que están cerca o incrustadas en rocas sedimentarias.
Datar un fósil literalmente no requiere encontrarlo presionado entre dos placas de rocas ígneas, aunque esta es una excelente manera de ilustrar el principio. De hecho, se utiliza un método más sofisticado. Se encuentran capas reconocibles de rocas sedimentarias en todo el mundo. Mucho antes de que se descubriera la datación radiactiva, estas capas se identificaron y nombraron: Cámbrico, Ordovícico, Devónico, Jurásico, Cretáceo, Eoceno, Oligoceno, Mioceno. Los depósitos devonianos son reconocibles como Devonianos, no solo en Devon (el condado en el suroeste de Inglaterra, que les dio su nombre), sino también en otras regiones. Son claramente similares entre sí y contienen los mismos tipos de fósiles. Los geólogos han sido conscientes del orden en que se depositaron estos depósitos. Antes de la llegada del reloj radiactivo, simplemente no sabíamos cuándo se formaron.Podríamos organizarlos en orden, porque, obviamente, los depósitos más antiguos tienden a estar por debajo de los depósitos más jóvenes. Los depósitos devonianos, por ejemplo, son más antiguos que los depósitos del período carbonífero (llamado así porque el carbón se encuentra a menudo en esta capa), y lo sabemos porque en aquellas partes del mundo donde estas dos capas se encuentran en un lugar, la capa devónica se encuentra debajo del carbonífero. (se encuentran excepciones en lugares donde podemos decir, con base en otra evidencia, que las rocas estaban inclinadas, o incluso al revés). Raramente sucede que se encuentre un conjunto completo de capas, desde el Cámbrico en su parte inferior hasta las modernas en la parte superior. Pero dado que las capas son tan reconocibles, sus edades relativas se pueden determinar construyendo una tras otra y ensamblándolas como un rompecabezas en todo el mundo.obviamente, los sedimentos más viejos tienden a estar debajo de los sedimentos más jóvenes. Los depósitos devonianos, por ejemplo, son más antiguos que los depósitos del período carbonífero (llamado así porque el carbón se encuentra a menudo en esta capa), y sabemos esto porque en aquellas partes del mundo donde estas dos capas se encuentran en un lugar, la capa devónica se encuentra debajo del carbonífero. (se encuentran excepciones en lugares donde podemos decir, con base en otra evidencia, que las rocas estaban inclinadas, o incluso al revés). Raramente sucede que se encuentre un conjunto completo de capas, desde el Cámbrico en su parte inferior hasta las modernas en la parte superior. Pero dado que las capas son tan reconocibles, sus edades relativas se pueden determinar construyendo una tras otra y ensamblándolas como un rompecabezas en todo el mundo.obviamente, los sedimentos más viejos tienden a estar debajo de los sedimentos más jóvenes. Los depósitos devonianos, por ejemplo, son más antiguos que los depósitos del período carbonífero (llamado así porque el carbón se encuentra a menudo en esta capa), y sabemos esto porque en aquellas partes del mundo donde estas dos capas se encuentran en un lugar, la capa devónica se encuentra debajo del carbonífero. (se encuentran excepciones en lugares donde podemos decir, con base en otra evidencia, que las rocas estaban inclinadas, o incluso al revés). Raramente sucede que se encuentre un conjunto completo de capas, desde el Cámbrico en su parte inferior hasta las modernas en la parte superior. Pero dado que las capas son tan reconocibles, sus edades relativas se pueden determinar construyendo una tras otra y ensamblándolas como un rompecabezas en todo el mundo.Los depósitos devonianos, por ejemplo, son más antiguos que los depósitos del período carbonífero (llamado así porque el carbón se encuentra a menudo en esta capa), y sabemos esto porque en aquellas partes del mundo donde estas dos capas se encuentran en un lugar, la capa devónica se encuentra debajo del carbonífero. (se encuentran excepciones en lugares donde podemos decir, con base en otra evidencia, que las rocas estaban inclinadas, o incluso al revés). Raramente sucede que se encuentre un conjunto completo de capas, desde el Cámbrico en su parte inferior hasta las modernas en la parte superior. Pero dado que las capas son tan reconocibles, sus edades relativas se pueden determinar construyendo una tras otra y ensamblándolas como un rompecabezas en todo el mundo.Los depósitos devonianos, por ejemplo, son más antiguos que los depósitos del período carbonífero (llamado así porque el carbón se encuentra a menudo en esta capa), y sabemos esto porque en aquellas partes del mundo donde estas dos capas se encuentran en un lugar, la capa devónica se encuentra debajo del carbonífero. (se encuentran excepciones en lugares donde podemos decir, con base en otra evidencia, que las rocas estaban inclinadas, o incluso al revés). Raramente sucede que se encuentre un conjunto completo de capas, desde el Cámbrico en su parte inferior hasta las modernas en la parte superior. Pero dado que las capas son tan reconocibles, sus edades relativas se pueden determinar construyendo una tras otra y ensamblándolas como un rompecabezas en todo el mundo.porque en aquellas partes del mundo donde estas dos capas se encuentran en un lugar, la capa del Devónico se encuentra debajo del Carbonífero (se encuentran excepciones en lugares donde podemos decir, sobre la base de otra evidencia, que las rocas se inclinaron, o incluso se volcaron). Raramente sucede que se encuentre un conjunto completo de capas, desde el Cámbrico en su parte inferior hasta las modernas en la parte superior. Pero dado que las capas son tan reconocibles, sus edades relativas se pueden determinar construyendo una tras otra y ensamblándolas como un rompecabezas en todo el mundo.porque en aquellas partes del mundo donde estas dos capas se encuentran en un lugar, la capa del Devónico se encuentra debajo del Carbonífero (se encuentran excepciones en lugares donde podemos decir, sobre la base de otra evidencia, que las rocas se inclinaron, o incluso se volcaron). Raramente sucede que se encuentre un conjunto completo de capas, desde el Cámbrico en su parte inferior hasta las modernas en la parte superior. Pero dado que las capas son tan reconocibles, sus edades relativas se pueden determinar construyendo una tras otra y ensamblándolas como un rompecabezas en todo el mundo.para que se encuentre un conjunto completo de capas, desde el Cámbrico en su parte inferior hasta las modernas en la parte superior. Pero dado que las capas son tan reconocibles, sus edades relativas se pueden determinar construyendo una tras otra y ensamblándolas como un rompecabezas en todo el mundo.para que se encuentre un conjunto completo de capas, desde el Cámbrico en su parte inferior hasta las modernas en la parte superior. Pero dado que las capas son tan reconocibles, sus edades relativas se pueden determinar construyendo una tras otra y ensamblándolas como un rompecabezas en todo el mundo.

Volvamos a las citas. Dado que el orden relativo de las capas sedimentarias nombradas es bien conocido, y el mismo orden se encuentra en todo el mundo, puede usar rocas ígneas que se encuentran encima o debajo de las capas sedimentarias, o que están incrustadas en ellas, hasta la fecha las capas sedimentarias nombradas y, por lo tanto, los fósiles. dentro de ellos. No tenemos que buscar rocas ígneas en la vecindad de un fósil particular para fecharlo. Podemos decir que nuestros fósiles pertenecen, por ejemplo, al final del período Devónico, según su posición entre las capas. Y sabemos por la datación radiactiva de las rocas ígneas descubiertas en relación con las capas del Devónico en todo el mundo que el período Devónico terminó hace unos 360 millones de años.
Los relojes de potasio-argón son solo uno de los muchos relojes disponibles para los geólogos que usan el mismo principio en diferentes escalas de tiempo. Los relojes más rápidos, como el carbono 14, funcionan de una manera ligeramente diferente por una razón interesante, es decir, sus suministros se reponen constantemente. El papel del carbono-14 en la datación es algo diferente al de los isótopos de vida más larga. En particular, ¿qué significa "restablecer este reloj"?

Carbono

De todos los elementos químicos, este parece ser el más importante para la vida, sin el cual la vida en cualquier planeta es la más difícil de imaginar debido a su notable capacidad para formar cadenas, anillos y otras estructuras moleculares complejas. Se introduce en las cadenas alimentarias con la fotosíntesis, un proceso en el que las plantas verdes (y algunas bacterias y animales) absorben las moléculas de dióxido de carbono de la atmósfera y usan la energía de la luz solar para combinar átomos de carbono con agua para crear azúcares. Todo el carbono en todos los seres vivos proviene, en última instancia, a través de las plantas, del dióxido de carbono en la atmósfera. Y él regresa a la atmósfera cuando exhalamos, cuando exudamos y cuando morimos.
La mayor parte del carbono en el dióxido de carbono atmosférico es carbono 12, que no es radiactivo. Sin embargo, aproximadamente un átomo por billón es el carbono 14 radioactivo. Se descompone lo suficientemente rápido, con una vida media de 5730 años, como ya se mencionó, en nitrógeno-14. Para la bioquímica vegetal, no hay diferencia entre los dos isótopos. Para las plantas, el carbono es solo carbono. Por lo tanto, las plantas incorporan ambos tipos de átomos de carbono en azúcares en la misma proporción que están presentes en la atmósfera. Carbono en la atmósfera (junto con la misma proporción de átomos ¹⁴C) se propaga rápidamente (en comparación con su vida media) a través de la cadena alimentaria cuando los herbívoros comen las plantas, los depredadores los herbívoros, etc. Todos los seres vivos, ya sean plantas o animales, tienen una proporción aproximadamente igual de ¹⁴ C / ¹² C, que es la misma proporción que en la atmósfera.

Entonces, ¿cuándo se restablece este reloj a cero? En el momento en que muere un ser vivo, ya sea un animal o una planta. En este momento, está separado de la cadena alimentaria y del influjo de ¹⁴ C. frescos . A lo largo de los siglos, ¹⁴ C en el cadáver, o en un pedazo de madera, o parte del tejido, u otros compuestos orgánicos se descomponen constantemente en nitrógeno-14. Por lo tanto, la relación de ¹⁴ C / ¹²C en la muestra cae gradualmente por debajo de la proporción estándar que las criaturas vivientes comparten con la atmósfera. Al final, solo quedarán ¹² C, o más bien, el contenido de ¹⁴ C será demasiado pequeño para medir. Y la proporción de ¹⁴ C / ¹² C se puede usar para calcular el tiempo transcurrido desde el día de la muerte de la criatura cortada de la cadena alimentaria y su intercambio con la atmósfera.

Esto es muy bueno, pero solo funciona porque hay una reposición continua de ¹⁴ C en la atmósfera. Sin esto, un ¹⁴ C con una vida media corta habría desaparecido hace mucho tiempo de la faz de la Tierra, junto con todos los demás isótopos naturales de vida corta. ¹⁴C es especial porque es creado continuamente por rayos cósmicos que bombardean átomos de nitrógeno en la atmósfera superior.

El nitrógeno es el gas más abundante en la atmósfera, y su número atómico es 14, igual que el carbono 14. La única diferencia es que el carbono 14 tiene 6 protones y 8 neutrones, mientras que el nitrógeno 14 tiene 7 protones y 7 neutrones (recuerde, los neutrones tienen casi la misma masa que los protones). Las partículas de rayos cósmicos son capaces, al bombardear un protón en el núcleo de un átomo de nitrógeno, para convertirlo en un neutrón. Cuando esto sucede, el átomo se convierte en carbono 14, que es una celda a la izquierda del nitrógeno en el sistema periódico. La tasa de esta conversión es aproximadamente constante (dependiendo de las fluctuaciones en la actividad solar) y, por lo tanto, la datación por radiocarbono funciona. Afortunadamente, tenemos un exactocalibración de fluctuaciones en el suministro de ¹⁴ C a la atmósfera, y podemos corregirlas para aclarar nuestros cálculos de edad. Recuerde que, durante aproximadamente el mismo intervalo de tiempo cubierto por la datación por radiocarbono, existe un método alternativo para la datación por madera: la dendrocronología, que es absolutamente precisa hasta por un año. Al observar las edades con radiocarbono de las muestras de madera cuya edad se determina de forma independiente mediante la datación utilizando anillos de árboles, podemos calibrar este error fluctuante en la datación por carbono. Ahora podemos usar estas medidas de calibración cuando volvamos a las muestras orgánicas para las que no tenemos datos sobre los anillos de los árboles (para la mayoría).

La datación por radiocarbono es una invención relativamente reciente y fue propuesta por Willard Libby.en 1946 (Premio Nobel de Química, 1960). En los primeros años, se requerían cantidades sustanciales de material orgánico para este procedimiento. Solo en la década de 1970, una técnica llamada espectrometría de masas se adaptó para la datación, y ahora solo se necesitan pequeñas cantidades de materia orgánica. Esto revolucionó la datación arqueológica. El ejemplo más famoso es la Sábana Santa de Turín. Dado que la cara de un humano barbudo (y, por alguna razón desconocida, por alguna razón, en una proyección cilíndrica) parecía estar impresa en esta notoria pieza de tela, muchas personas esperaban que pudiera suceder desde la época de Jesús. Ella aparece por primera vez en el registro histórico a mediados del siglo XIV en Francia, y nadie sabe dónde estaba antes. Ella ha estado en Turín desde 1578, y en el Vaticano desde 1983.Cuando la espectrometría de masas permitió fechar sobre una pequeña muestra de sudario, en lugar de una pieza importante que hubiera sido necesaria antes, el Vaticano permitió que se cortara una pequeña tira. Se dividió en tres partes y se envió a tres laboratorios líderes de datación por radiocarbono en Arizona, Oxford y Zurich. Trabajando de manera completamente independiente, sin comparar los registros, estos tres laboratorios presentaron sus informes sobre la fecha en que murió el lino con el que se tejió la tela. El laboratorio de Arizona señaló 1304, Oxford a 1200 y Zurich a 1274 DC. Todas estas fechas tienen errores, son compatibles entre sí y con la fecha de 1350, en la cual la mortaja se mencionó por primera vez en la historia. La datación de la mortaja sigue siendo controvertida, pero no por razones que ponen en duda la técnica misma de la datación por radiocarbono. Por ejemploEl carbono en la cubierta podría haber sido introducido por un incendio ocurrido en 1532. Este es un buen ejemplo para ilustrar el método y el hecho de que, a diferencia de la dendrocronología, no tiene una precisión de hasta un año, solo hasta un siglo más o menos.

Hay muchos relojes diferentes que se pueden usar, y funcionan mejor en escalas de tiempo diferentes pero superpuestas. Se puede usar un reloj radiactivo para evaluar independientemente la edad de la misma pieza de roca, si recuerda que todos los relojes se restablecieron a cero al mismo tiempo que esta pieza de roca cristalizó. Cuando se hicieron tales comparaciones, se compararon diferentes relojes entre sí, dentro de los márgenes de error esperados. Esto da una gran confianza en la corrección del reloj. Por lo tanto, calibrado y probado mutuamente en rocas conocidas, este reloj se puede aplicar con confianza a problemas interesantes de datación, como la edad de la Tierra misma. Actualmente establecido por Claire Patterson en 1956, una edad de 4.55 ± 0.05 mil millones de años es una estimación en la que convergen varias horas diferentes.

La historia del establecimiento de la era de la Tierra.

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Critica

Entonces, los seguidores de la "historia alternativa" pueden decir, por ejemplo, que algo anda mal con el reloj de potasio-argón. ¿Qué pasa si la tasa de descomposición moderna y muy baja de ⁴⁰ K actuó solo después del diluvio de Noé? ¿Si antes la vida media de ⁴⁰ K era radicalmente diferente, y era, por ejemplo, varios siglos, y no 1.26 mil millones de años? Una reserva especial en tal declaración es sorprendente. ¿Por qué las leyes de la física cambiar de esa manera, de Ad Hoc¿Tan conveniente y tan grande? Se ve aún más llamativo si necesita hacer reservas especiales acordadas mutuamente para cada uno de los relojes por separado. Actualmente, todos los métodos aplicados son consistentes entre sí para determinar la fecha de formación de la Tierra en el rango entre hace cuatro y cinco mil millones de años. Y se basan en la suposición de que la vida media es siempre la misma, lo que arreglamos hoy, como las leyes de la física lo prescriben directamente. Los negadores de la historia deberían jugar con la vida media de todos los isótopos en sus diversas proporciones para que todos estén de acuerdo con el supuesto de que la Tierra se formó hace 6,000 años. Esto es lo que yo llamo un descargo de responsabilidad especial. Algunos otros métodos ni siquiera se mencionan aquí, por ejemplo, "seguimiento de citas", que también conduce al mismo resultado.Se deben tener en cuenta las enormes diferencias en las escalas de tiempo de los diferentes relojes, pensar en el grado de tensión y la dificultad de ajustar las leyes de la física, que serían necesarias para obligar a todos los relojes a ser consistentes entre sí en el rango de varios órdenes de magnitud de que la Tierra tiene 6000 años y no 4.55 mil millones ! Dado que el único motivo para tal ajuste es el deseo de defender el mito de la creación de un grupo privado de tribus de la Edad del Bronce, no es sorprendente que la mayoría de las personas ignorantes lo compren.que el único motivo para tales ajustes es el deseo de apoyar el mito de la creación, que pertenece a un grupo privado de tribus de la Edad del Bronce, no es sorprendente que sean principalmente personas ignorantes quienes lo compren.que el único motivo para tales ajustes es el deseo de apoyar el mito de la creación, que pertenece a un grupo privado de tribus de la Edad del Bronce, no es sorprendente que sean principalmente personas ignorantes quienes lo compren.

Sin embargo, siempre hay errores. Los orgánicos enterrados pueden estar contaminados con carbono extraño, tanto "antiguo" (con una baja proporción de ¹⁴ C) como "joven". Como resultado, surgen, respectivamente, "errores de envejecimiento" y "errores de rejuvenecimiento". Además, la relación de ¹⁴ C / ¹² C en la atmósfera no es constante. Por ejemplo, la actividad económica humana y especialmente las pruebas nucleares afectan fuertemente este valor. La tasa de formación de ¹⁴ C en la atmósfera superior depende de la intensidad de la radiación cósmica y solar, y estos son valores variables. La relación de ¹⁴ C / ¹² C depende de la concentración total de CO ₂en la atmósfera, cuya composición también está cambiando. Sin embargo, todas estas fluctuaciones naturales no son muy grandes y se tienen en cuenta. Un problema verdaderamente serio es solo la posibilidad de contaminación de la muestra con carbono extraño. Después de todo, la precisión depende de "personas en el campo" y del asistente de laboratorio. Es aquí donde las personas intentan comprometer la ciencia, diciendo: "¡Los científicos han determinado la edad de una oveja viva a los 15,000 años!", Silencioso sobre la metodología incorrecta: se podría tomar una muestra de un animal que pasta cerca de la carretera. Y el carbono llegó a las plantas desde los gases de escape de los automóviles, que, al quemar productos derivados del petróleo, liberan carbono de organismos muertos hace mucho tiempo.

En cuanto al "martillo mesozoico", "la cadena de carbón duro", "trilobite aplastado por la bota", al evaluar el grado de confiabilidad de tales "noticias" por su cuenta, debe tener en cuenta que debe haber un enlace a un artículo que describa en detalle, donde, cuándo, por quién y bajo qué circunstancias se realizó el hallazgo. ¿Está hecho por el propio científico? Debe haber un contexto arqueológico: una capa, qué objetos estaban cerca, etc.
La información obtenida a través de una cadena de "testimonios" es la información más inexacta (aunque a veces se acepta en los tribunales). Un ejemplo típico de tal distorsión de la información es el juego para niños "teléfono roto". Sin mencionar nuestra percepción imperfecta y nuestra memoria insegura.

Mira el reloj

La inexactitud de la mayoría de los métodos de geocronología absoluta no da razones para negar la validez de la datación en arqueología, paleontología y biología evolutiva (como, por ejemplo, los partidarios del creacionismo, la "Nueva cronología" de Fomenko y otros conceptos pseudocientíficos). La principal ventaja de estos métodos es que hay muchos de ellos. Y en la gran mayoría de los casos, sin embargo, dan resultados similares, que, además, son notablemente consistentes con los datos de la geocronología relativa (el orden de la disposición de las capas geológicas). Si esto no fuera así, ¡no habría nada de qué hablar! Es como con los cronómetros del barco: si está solo, no hay forma de determinar cuándo está mintiendo; si hay dos de ellos, ya puedes entender que uno de ellos miente, no está claro cuál de los dos, y si tres o más, el tiempo exacto se puede encontrar casi siempre.

Por esta razón, en la investigación científica, se acostumbra determinar la edad de los objetos utilizando varios métodos independientes. Si se viola esta regla, el resultado parece controvertido para la mayoría de los especialistas.

Finalmente, pido disculpas por el estilo de presentación algo "del capitán". Resultó que el ~~95% de la población,~~ mucha gente no tiene idea de los métodos de citas. Sí, y fue útil entender este interesante tema.

Literatura

1. Richard Dawkins El espectacular show más en la Tierra '
2. Sitio Web' Elementos '
3. de Bill Bryson' Una breve historia de casi todo "
4. Wikipedia

Tiempo congelado. Enfoques científicos para citas