Waktu beku. Pendekatan Ilmiah untuk Berkencan


Kisah hari ini adalah tentang metodologi ilmu pengetahuan, khususnya tentang bagaimana kita dapat menentukan usia temuan arkeologis, metode dasar apa yang digunakan dan prinsip dan proses fisik apa yang melandasinya.
Keindahan dari metode penanggalan ilmiah adalah mereka saling melengkapi dan dapat saling diverifikasi, yaitu, dengan bantuan satu metode kita dapat memeriksa kebenaran yang lain dan sebaliknya, membuat perubahan jika diperlukan. Juga, "jam" ini mencakup rentang waktu yang sangat besar - sekitar 9 kali lipat (sebenarnya lebih banyak, tetapi untuk tujuan sejarah, jam "cepat" tidak berguna, skala waktu evolusi mencakup tujuh atau delapan kali lipat).
Ini dapat dibandingkan dengan karya para kriminolog yang terlambat, di mana tidak ada saksi langsung dari "TKP", dan yang hanya menemukan jejaknya.

Ada banyak hal dalam sains yang tidak dapat diakses untuk pengamatan langsung. Ini adalah salah satu alasan ketidakpercayaan dan penolakan terhadap sains di tingkat "sehari-hari". Saat ini, meskipun ada kesenjangan yang semakin melebar dalam pengetahuan antara "ilmuwan" dan "orang biasa," upaya signifikan harus dilakukan agar orang tidak memiliki kesan seperti itu."Para ilmuwan ini sendiri tidak dapat menjelaskan apa pun, karena mereka menggunakan data dari ilmuwan yang sama yang mengambil data ini dari langit-langit." Sayangnya, ini justru pendapat yang ada di luar ruang lingkup ilmu pengetahuan, khususnya, di antara banyak "penolakan" sejarah - di suatu tempat di dapur atau di garasi. Tentu saja, keraguan dalam sains bermanfaat, karena teori apa pun yang mengaku ilmiah harus dipalsukan secara fundamental. Masalahnya adalah untuk meragukan metode yang dijelaskan di bawah ini, perlu memalsukan fakta dari biologi, fisika, geologi, arkeologi, sejarah, dan kimia.
Semua jam tangan dapat dibagi secara kondisional menjadi dua kategori - penghitungan (misalnya, osilasi pendulum atau kristal kuarsa dalam jam rumah tangga) - atau pengukuran (misalnya, waktu aliran dari setiap proses non-siklik). Dan itu dan jam-jam lain pada saat-saat tertentu (untungnya, perlu bagi kami) dapat "nol" atau berhenti, memperbaiki acara. Mari kita mulai dengan jam tercepat.

Dendrochronology.



Pada skala yang kita butuhkan, misalnya, historis, jam penghitungan yang digunakan dalam dendrochronology sangat mudah - ini adalah cincin pohon tahunan. Sebagai contoh, mereka dapat digunakan untuk menentukan di mana tahun pohon ditebang yang digunakan untuk membangun rumah atau membangun sekte beberapa abad yang lalu (pada kenyataannya, ada skala dendrochronologis terus menerus sekitar 11.500 tahun).
Bagaimana cara kerja metode ini? Banyak orang tahu bahwa untuk menentukan usia pohon yang baru saja ditebang, Anda perlu menghitung cincin di batangnya, mengingat cincin yang sekarang sebagai cincin luar. Cincin mencerminkan perubahan dalam tingkat pertumbuhan di musim yang berbeda tahun ini - di musim panas atau musim dingin, di musim kemarau dan di musim hujan, dan terutama diucapkan di lintang tinggi, di mana ada perbedaan yang kuat antara musim. Dalam hal ini, untuk menentukan umur, tidak perlu menebang pohon. Anda dapat mengebor lubang ke tengah pohon dan menghapus sampel. Tetapi hitungan cincin sederhana tidak akan menunjukkan di abad mana log dari rumah Anda atau tiang kapal Anda masih hidup. Jika Anda perlu berkencan dengan kayu mati yang panjang, Anda harus melihat pola cincin yang khas. Sama seperti kehadiran cincin berarti siklus tahunan, sehingga beberapa tahun lebih buruk daripada yang lain, karena cuaca berubah setiap tahun:kekeringan akan memperlambat laju pertumbuhan, dan tahun hujan akan mempercepatnya; ada tahun-tahun dingin dan hangat, dan bahkan tahun-tahun El Nino atau letusan Krakatau. Tahun-tahun dengan kondisi iklim yang buruk untuk kayu menghasilkan cincin yang lebih sempit daripada yang bagus. Dan pola cincin sempit dan lebar di wilayah tertentu, yang diciptakan oleh urutan spesifik dari tahun yang berbeda, adalah ciri “jejak” yang secara akurat menandai tahun-tahun pembentukan cincin-cincin ini, yang dapat dikenali dari pohon ke pohon. Selain itu, Anda selalu dapat mengambil sampel bahan dari cincin yang diinginkan untuk penanggalan radiokarbon (lebih lanjut tentang ini di bawah).dibuat oleh urutan tertentu dari tahun yang berbeda, adalah karakteristik "jejak" yang secara akurat menandai tahun pembentukan cincin-cincin ini, dikenali dari pohon ke pohon. Selain itu, Anda selalu dapat mengambil sampel bahan dari cincin yang diinginkan untuk penanggalan radiokarbon (lebih lanjut tentang ini di bawah).dibuat oleh urutan tertentu dari tahun yang berbeda, adalah karakteristik "jejak" yang secara akurat menandai tahun pembentukan cincin-cincin ini, dikenali dari pohon ke pohon. Selain itu, Anda selalu dapat mengambil sampel bahan dari cincin yang diinginkan untuk penanggalan radiokarbon (lebih lanjut tentang ini di bawah).
Semua ini, tentu saja, baik, tetapi pohon-pohon hidup yang langka masih hidup pada zaman Peter Agung, belum lagi Zaman Perunggu atau sebelumnya. Ada pohon yang hidup selama ribuan tahun, tetapi kebanyakan dari mereka ditebang ketika mereka bahkan belum berumur seratus tahun. Bagaimana koleksi referensi cincin dibuat untuk zaman yang lebih kuno? Saya pikir Anda sudah menebak.

Tumpang tindih. Tali mungkin panjangnya seratus meter, tetapi serat individu di dalamnya jauh lebih pendek. Untuk menggunakan prinsip tumpang tindih, Anda mengambil pola referensi pola yang tanggalnya dapat ditetapkan pada pohon modern.
Kemudian Anda mencari pola cincin lama dari pohon modern dan menentukan korespondensi dari pola di antara cincin-cincin muda dari pohon mati yang panjang. Kemudian Anda mengidentifikasi pola cincin lama dari pohon-pohon yang sudah lama mati ini, dan mencari pola yang sama di cincin muda dari pohon yang bahkan lebih tua, dll. Dalam praktiknya, metode ini hanya digunakan dalam periode arkeologis, dalam skala beberapa ribu tahun.
Omong-omong, ini bukan satu-satunya sistem yang menjanjikan akurasi hingga satu tahun. Lapisan sedimen diendapkan di danau glasial. Seperti cincin tahunan, cincin bervariasi secara musiman dan teoritis, prinsip yang sama dapat digunakan di sini, dengan tingkat akurasi yang sama. Karang juga memiliki cincin pertumbuhan, seperti halnya pohon. Mereka digunakan untuk menentukan tanggal gempa bumi kuno. Sebagian besar sistem penanggalan lain yang tersedia untuk kita, termasuk semua metode radioisotop, hanya akurat dalam batas kesalahan, yang sebanding dengan skala waktu yang diukur.

Radioisotop.


Bagi mereka yang telah berhasil melupakan fisika, pertama-tama saya akan memberi tahu Anda informasi dasar tentang struktur materi dan apa itu radioisotop, karena di sini kita berurusan dengan proses fisik.
Semua materi terdiri dari unsur-unsur yang berinteraksi secara kimia dengan unsur-unsur lainnya. Di alam, ada 92 elemen minus teknesium, sedikit lebih jika kita menghitung unsur-unsur yang disintesis secara artifisial. Teori atom tentang struktur materi, yang, saya pikir, bahkan diterima oleh para kreasionis, memberi tahu kita bahwa unsur-unsur terdiri dari atom-atom karakteristik, yang merupakan partikel terkecil di mana suatu unsur dapat dibagi sehingga unsur itu tidak berhenti menjadi unsur ini. Seperti apa bentuk atom seperti nitrogen, tembaga, atau karbon? Pada gelombang berdiri.Anda hanya dapat menggunakan model untuk membantu memvisualisasikan atom. Kita semua ingat dari sekolah model planet dari atom yang diusulkan oleh Niels Bohr. Hari ini sudah usang, tetapi sebagai model cocok untuk tujuan kita. Peran "Matahari" dimainkan oleh inti, dan elektron berputar di sekitarnya, memainkan peran planet. Seperti di tata surya, hampir seluruh massa atom terkandung dalam nukleus ("Matahari"), dan hampir seluruh volume ditempati oleh ruang kosong yang memisahkan elektron ("planet") dari nukleus. Elektron diabaikan dibandingkan dengan nukleus, dan ruang dari mereka ke nukleus sangat besar dibandingkan dengan ukuran keduanya.

Atom terdiri dari tiga jenis partikel, setidaknya dalam model Bohr. Kita sudah terbiasa dengan elektron. Dua partikel lain, jauh lebih besar, disebut proton dan neutron, dan mereka berada di nukleus dan ukurannya hampir sama. Jumlah proton adalah konstan untuk elemen tertentu dan sama dengan jumlah elektron. Nomor ini disebut nomor atom dan ditulis dalam indeks yang lebih rendah di dekat nama elemen. Ini adalah karakteristik unik dari elemen, dan tidak ada celah dalam daftar nomor atom dari sistem periodik yang terkenal [Mendeleev]. Setiap angka di dalamnya sesuai dengan tepat satu dan hanya satu elemen. Nomor atom 1 adalah hidrogen, 2 adalah helium, 3 adalah lithium, dan seterusnya, hingga 92 untuk uranium.
Proton dan elektron membawa muatan listrik dari tanda yang berlawanan. Kami menyebut salah satu dari mereka positif dan negatif lainnya, sesuai dengan perjanjian sewenang-wenang. Muatan ini penting dalam pembentukan ikatan kimia unsur-unsur satu sama lain, terutama melalui interaksi elektron. Neutron dalam atom terhubung dalam nukleus dengan proton dan tidak memiliki muatan, dan mereka tidak berpartisipasi dalam reaksi kimia. Neutron, proton, dan elektron dalam elemen apa pun persis sama dengan yang lain. Tidak ada yang namanya proton oksigen, atau elektron kalium, atau neutron tembaga. Proton - ia ada di mana-mana proton, tetapi yang membuat atom tembaga adalah bahwa tembaga memiliki persis 29 proton (dan 29 elektron) di dalamnya. Apa yang kita pikirkan dalam istilah sehari-hari sebagai tembaga adalah masalah kimia. Kimia adalah tarian elektron. Seluruh esensinya terletak pada interaksi atom melalui elektronnya.Ikatan kimia mudah dihancurkan dan diciptakan kembali, karena hanya elektron yang dipisahkan atau ditukar dalam reaksi kimia. Kekuatan tarik-menarik di dalam inti atom jauh lebih kuat. Itulah sebabnya "fisi atom" terdengar sangat tidak menyenangkan, tetapi dapat terjadi dalam reaksi "nuklir" (berlawanan dengan bahan kimia), dan jam radioaktif didasarkan pada mereka.
Elektron memiliki massa yang tidak signifikan, sehingga massa total sebuah atom, "massa atom" -nya, sama dengan jumlah total proton dan neutron. Sebagai aturan, ini sedikit lebih dari dua kali lipat nomor atom, karena biasanya dalam nukleus, sebagai aturan, ada lebih banyak neutron daripada proton. Massa atom ditulis oleh superscript dekat penunjukan elemen dalam tabel periodik. Berbeda dengan jumlah proton, jumlah neutron dalam atom bukanlah fitur unik dari suatu elemen. Atom-atom dari unsur tertentu dapat berada dalam "versi" berbeda yang disebut isotop, berbeda dalam jumlah neutron, tetapi selalu dengan jumlah proton yang sama. Beberapa elemen, seperti fluor, hanya memiliki satu isotop alami. Jumlah atom fluor adalah 9, dan massa atomnya adalah 19, yang jelas memiliki 9 proton dan 10 neutron.Unsur-unsur lain memiliki beberapa isotop. Timbal memiliki lima isotop umum. Mereka memiliki jumlah proton (dan elektron) yang sama - 82, yang merupakan jumlah atom timbal, tetapi dengan massa atom yang berbeda - dari 202 hingga 208. Karbon memiliki tiga isotop yang ditemukan di alam. Karbon-12 adalah karbon biasa dengan jumlah neutron dan proton yang sama - 6. Ada juga karbon -13, yang terlalu berumur pendek untuk keperluan kita, dan karbon -14, yang langka, tetapi tidak cukup berguna untuk menentukan sampel organik.Karbon-12 adalah karbon biasa dengan jumlah neutron dan proton yang sama - 6. Ada juga karbon -13, yang terlalu berumur pendek untuk keperluan kita, dan karbon -14, yang langka, tetapi tidak cukup berguna untuk menentukan sampel organik.Karbon-12 adalah karbon biasa dengan jumlah neutron dan proton yang sama - 6. Ada juga karbon -13, yang terlalu berumur pendek untuk keperluan kita, dan karbon -14, yang langka, tetapi tidak cukup berguna untuk menentukan sampel organik.
Fakta teoritis penting berikutnya adalah bahwa tidak semua isotop stabil. Timbal-202 adalah isotop yang tidak stabil, dan timah-204, -206, -207 dan -208 stabil. "Tidak stabil" berarti bahwa atom secara spontan membusuk menjadi sesuatu yang lain, pada kecepatan yang dapat diprediksi, meskipun pada waktu yang tidak dapat diprediksi. Prediktabilitas tingkat peluruhan adalah kunci untuk semua jam tangan radiometrik. Sinonim untuk kata "tidak stabil" adalah "radioaktif." Ada beberapa jenis peluruhan radioaktif, cocok sebagai jam di mana neutron berpartisipasi. Dalam satu bentuk (β --decay) neutron berubah menjadi proton. Ini berarti bahwa massa atom tetap sama (proton dan neutron memiliki massa yang sama), dan jumlah atom bertambah satu, sehingga atom menjadi elemen yang berbeda, satu sel ke kanan dalam sistem periodik. Misalnya, cesium-55 berubah menjadi barium-56. Dengan bentuk lain peluruhan radioaktif (β + peluruhan), sebaliknya, proton berubah menjadi neutron. Massa atom tetap sama lagi, tetapi kali ini nomor atom berkurang satu, dan atom menjadi elemen berikutnya di sebelah kiri sistem periodik. Jenis ketiga peluruhan radioaktif ( penangkapan elektron) memiliki hasil yang sama. Proton mampu menangkap salah satu elektron di kulit atomnya dan berubah menjadi neutron (memancarkan neutrino). Sekali lagi, tidak ada perubahan dalam massa atom, jumlah atom berkurang satu, dan atom berubah menjadi elemen berikutnya di sebelah kiri sistem periodik. Ada juga jenis peluruhan yang lebih kompleks, di manasebuah atom memancarkan apa yang disebut partikel alfa. Ini terdiri dari dua neutron dan dua proton "direkatkan" (atau inti atom helium tanpa elektron). Ini berarti bahwa massa atom berkurang empat, dan jumlah atom berkurang dua. Sebuah atom berubah menjadi elemen itu, yang merupakan dua sel di sebelah kiri tabel periodik. Contoh peluruhan alfa adalah konversi isotop uranium-238 yang sangat radioaktif (dengan 92 proton dan 146 neutron) menjadi thorium-234 (dengan 90 proton dan 144 neutron).
Sekarang to the point. Setiap isotop yang tidak stabil meluruh pada laju yang diketahui dengan tepat, untuk masing-masing isotopnya sendiri. Dalam semua kasus, peluruhan bersifat eksponensial. Ukuran tingkat peluruhan yang diterima secara umum adalah "waktu paruh". Ini adalah waktu yang diambil untuk meluruhkan setengah atomnya. Waktu paruh adalah sama dan tidak tergantung pada berapa banyak atom yang telah membusuk. Misalnya, waktu paruh (T½) karbon-14 adalah 5730 ± 40 tahun. Pada tahun 2010, usia maksimum sampel, yang dapat ditentukan secara tepat dengan metode radiokarbon, adalah sekitar 60.000 tahun, yaitu, sekitar 10 paruh dari 14 C. Selama waktu ini, kandungan 14 C berkurang sekitar 1000 kali (sekitar 1 peluruhan per jam per gram karbon) dan kita harus beralih ke jam yang lebih lambat.

Metode Kalium Argon


Isotop yang sering digunakan pada skala waktu evolusi adalah kalium-40 dengan waktu paruh 1,26 miliar tahun, dan itu akan digunakan sebagai contoh untuk menjelaskan seluruh ide jam radioaktif. "Jam" ini disebut potassium-argon, karena argon-40 (per sel di sebelah kiri sistem periodik) adalah salah satu elemen yang meluruh kalium-40 (yang lain, sebagai akibat dari peluruhan radioaktif jenis lain, adalah kalsium-40, terletak di unit di sebelah kanan tabel periodik). Jika Anda mulai dengan kalium-40 dalam jumlah tertentu, maka setelah 1260 juta tahun, setengah dari kalium-40 akan membusuk menjadi argon-40. Ini disebut paruh. Dalam 1,26 miliar tahun lagi, setengah dari yang tersisa (1/4 dari aslinya) dan seterusnya akan membusuk. Selama periode waktu yang lebih pendek dari 1,26 miliar tahun,sejumlah kecil kalium awal akan terurai sesuai. Misalkan kita memiliki beberapa kalium-40 dalam sistem tertutup, tanpa argon-40. Setelah beberapa ratus juta tahun berlalu, ilmuwan menemukan ruang terbatas ini dan mengukur proporsi relatif kalium-40 dan argon-40. Dari fraksi ini, terlepas dari jumlah absolut, mengetahui waktu paruh kalium-40 dan dengan asumsi bahwa tidak ada argon pada awalnya, kita dapat memperkirakan waktu yang berlalu sejak awal proses, yaitu, dari waktu jam itu "reset". Perhatikan bahwa kita harus mengetahui perbandingan isotop induk (kalium-40) dan anak perempuan (argon-40). Selain itu, seperti yang disebutkan sebelumnya, jam tangan kami harus disetel ulang ke nol.Setelah beberapa ratus juta tahun berlalu, ilmuwan menemukan ruang terbatas ini dan mengukur proporsi relatif kalium-40 dan argon-40. Dari fraksi ini, terlepas dari jumlah absolut, mengetahui waktu paruh kalium-40 dan dengan asumsi bahwa tidak ada argon pada awalnya, kita dapat memperkirakan waktu yang berlalu sejak awal proses, yaitu, dari waktu jam itu "reset". Perhatikan bahwa kita harus mengetahui perbandingan isotop induk (kalium-40) dan anak perempuan (argon-40). Selain itu, seperti yang disebutkan sebelumnya, jam tangan kami harus disetel ulang ke nol.Setelah beberapa ratus juta tahun berlalu, ilmuwan menemukan ruang terbatas ini dan mengukur proporsi relatif kalium-40 dan argon-40. Dari fraksi ini, terlepas dari jumlah absolut, mengetahui waktu paruh kalium-40 dan dengan asumsi bahwa tidak ada argon pada awalnya, kita dapat memperkirakan waktu yang berlalu sejak awal proses, yaitu, dari waktu jam itu "reset". Perhatikan bahwa kita harus mengetahui perbandingan isotop induk (kalium-40) dan anak perempuan (argon-40). Selain itu, seperti yang disebutkan sebelumnya, perlu bahwa jam tangan kami disetel ulang ke nol.Anda dapat memperkirakan waktu yang telah berlalu sejak dimulainya proses, yaitu, sejak waktu "reset ke nol". Perhatikan bahwa kita harus mengetahui perbandingan isotop induk (kalium-40) dan anak perempuan (argon-40). Selain itu, seperti yang disebutkan sebelumnya, perlu bahwa jam tangan kami disetel ulang ke nol.Anda dapat memperkirakan waktu yang telah berlalu sejak dimulainya proses, yaitu, sejak waktu "reset ke nol". Perhatikan bahwa kita harus mengetahui perbandingan isotop induk (kalium-40) dan anak perempuan (argon-40). Selain itu, seperti yang disebutkan sebelumnya, perlu bahwa jam tangan kami disetel ulang ke nol.
Tapi apa yang dimaksud dengan "zeroing"? Proses kristalisasi.
Seperti semua jam radioaktif yang digunakan oleh ahli geologi, penghitungan kalium-argon hanya bekerja untuk apa yang disebut batuan beku. Batuan beku mengeras dari batuan cair - magma bawah tanah dalam kasus granit, lava dari gunung berapi dalam kasus basal. Ketika sebuah batu mengeras, ia mengkristal dan membentuk granit atau basal. Biasanya, ini kecil, kristal transparan, seperti kuarsa, terlalu kecil untuk terlihat seperti kristal untuk mata telanjang. Beberapa di antaranya, seperti feldspars dan mika, mengandung atom kalium. Diantaranya adalah atom-atom dari isotop radioaktif kalium-40. Ketika kristal terbentuk pada saat pemadatan magma (sistem " menutup ""), Potassium-40 hadir, tetapi tidak ada argon (diasumsikan bahwa gelembung gas ini, jika ada, naik ke permukaan lava cair dan dicampur dengan udara atmosfer). Jam itu "memusatkan perhatian" dalam arti bahwa tidak ada atom argon dalam kristal. Setelah jutaan tahun, kalium-40 meluruh perlahan, dan, satu demi satu, atom argon-40 menggantikan atom kalium-40 dalam kristal dan tetap di dalamnya seperti dalam perangkap. Jumlah kumulatif argon-40 adalah ukuran waktu yang berlalu sejak kristalisasi. Tetapi nilai ini masuk akal hanya ketika dinyatakan sebagai rasio kalium-40 ke argon-40. Ketika arloji disetel ulang, rasionya 100% mendukung kalium-40. Dalam 1,26 miliar tahun, rasionya adalah 50 hingga 50. Setelah 1260 juta tahun lagi, setengah dari sisa kalium-40 akan berubah menjadi argon-40, dan seterusnya.Proporsi menengah menunjukkan waktu antara sejak jam kristal diatur ulang. Jadi, dengan mengukur rasio40 K / 40 Ar dalam sepotong batuan beku hari ini, dapat dikatakan ketika batu tersebut mengkristal. Batuan gunung berapi, sebagai suatu peraturan, mengandung banyak isotop yang berbeda, dan tidak hanya kalium-40. Poin positifnya adalah batuan beku di bagian ini mengeras sekaligus, mengatur ulang semua jam, yang sangat nyaman untuk berkencan. Namun, selama kristalisasi mineral, penangkapan argon dari luar dapat terjadi. Bagaimana membedakan argon ini dari apa yang terbentuk kemudian selama peluruhan isotop 40 K? Dapat diasumsikan bahwa argon yang ditangkap memiliki rasio isotop 40 Ar / 36 Ar yang sama dengan atmosfer modern. Mengukur jumlah 36Ar, Anda kemudian dapat menghitung jumlah argon radiogenik "murni" 40 Ar.
Namun, ada masalah. Fosil sangat langka di batuan beku. Mereka terbentuk di batuan sedimen seperti batu kapur dan batu pasir, yang bukan lava padat. Mereka ditemukan dalam lapisan lumpur, lumpur atau pasir, secara bertahap diendapkan di dasar laut, danau atau sungai. Pasir atau lumpur mengembun selama berabad-abad dan mengeras seperti batu. Sisa-sisa yang telah jatuh ke batuan sedimen memiliki kesempatan untuk memfosil (bertahan hidup sebagai fosil). Meskipun hanya sebagian kecil dari mayat yang menjadi fosil, batuan sedimen adalah satu-satunya yang mengandung fosil yang layak dibicarakan.
Sayangnya, batuan ini tidak dapat diberi tanggal menggunakan radioaktivitas. Kemungkinan partikel individual dari lanau atau pasir yang membentuk batuan sedimen mengandung 40 K dan isotop radioaktif lainnya, tetapi, sayangnya, arloji ini tidak berguna karena tidak diatur ulang dengan benar, atau diatur ulang pada waktu yang berbeda. Setiap butir pasir memiliki jam yang dihilangkan pada satu waktu, mungkin jauh sebelum pembentukan batuan ini dan penguburan mineral yang kami coba kencani. Jadi, dalam hal waktu, batuan sedimen adalah kekacauan terus menerus. Yang terbaik yang bisa kita lakukan, dan itu adalah "yang terbaik" yang cukup bagus, adalah dengan menggunakan usia batuan vulkanik yang dekat atau tertanam dalam batuan sedimen.
Mengencani fosil secara harfiah tidak mengharuskan ditemukannya ditekan di antara dua lempengan batuan beku, meskipun ini adalah cara yang bagus untuk menggambarkan prinsip tersebut. Bahkan, metode yang lebih canggih digunakan. Lapisan batuan sedimen yang dapat dikenali dapat ditemukan di seluruh dunia. Jauh sebelum penanggalan radioaktif ditemukan, lapisan-lapisan ini diidentifikasi dan dinamai: Cambrian, Ordovician, Devonian, Jurassic, Cretaceous, Eocene, Oligocene, Miocene. Deposito Devon dikenal sebagai Devonian, tidak hanya di Devon (county di barat daya Inggris, yang memberi mereka nama mereka), tetapi juga di daerah lain. Mereka jelas mirip satu sama lain, dan mengandung jenis fosil yang sama. Ahli geologi telah lama menyadari urutan deposit ini. Sebelum munculnya jam radioaktif, kami tidak tahu kapan mereka terbentuk.Kita dapat mengaturnya, karena, jelas, deposito lama cenderung berada di bawah deposito muda. Endapan Devonian, misalnya, lebih tua daripada endapan periode Karbon (dinamakan demikian karena batu bara sering ditemukan di lapisan ini), dan kita tahu ini karena di bagian-bagian dunia di mana dua lapisan ini bertemu di satu tempat, lapisan Devonian terletak di bawah Karbonifera. (Pengecualian ditemukan di tempat-tempat di mana kita dapat mengatakan, berdasarkan bukti lain, bahwa batu-batu itu miring, atau bahkan terbalik). Jarang terjadi bahwa set lapisan lengkap ditemukan - dari Kambrium di bagian bawah ke yang modern di bagian paling atas. Tetapi, karena lapisan-lapisan itu begitu dapat dikenali, Anda dapat menentukan usia relatif mereka, membangun satu demi satu dan mengumpulkannya seperti puzzle di seluruh dunia.jelas, sedimen yang lebih tua cenderung berada di bawah sedimen yang lebih muda. Endapan Devonian, misalnya, lebih tua daripada endapan periode Karbon (dinamakan demikian karena batu bara sering ditemukan di lapisan ini), dan kita tahu ini karena di bagian-bagian dunia di mana dua lapisan ini bertemu di satu tempat, lapisan Devonian terletak di bawah Karbonifera. (Pengecualian ditemukan di tempat-tempat di mana kita dapat mengatakan, berdasarkan bukti lain, bahwa batu-batu itu miring, atau bahkan terbalik). Jarang terjadi bahwa set lapisan lengkap ditemukan - dari Kambrium di bagian bawah ke yang modern di bagian paling atas. Tetapi karena lapisan-lapisan itu begitu dapat dikenali, usia relatif mereka dapat ditentukan dengan membangun satu demi satu dan menyusunnya seperti puzzle di seluruh dunia.jelas, sedimen yang lebih tua cenderung berada di bawah sedimen yang lebih muda. Endapan Devonian, misalnya, lebih tua daripada endapan periode Karbon (dinamakan demikian karena batu bara sering ditemukan di lapisan ini), dan kita tahu ini karena di bagian-bagian dunia di mana dua lapisan ini bertemu di satu tempat, lapisan Devonian terletak di bawah Karbonifera. (Pengecualian ditemukan di tempat-tempat di mana kita dapat mengatakan, berdasarkan bukti lain, bahwa batu-batu itu miring, atau bahkan terbalik). Jarang terjadi bahwa set lapisan lengkap ditemukan - dari Kambrium di bagian bawah ke yang modern di bagian paling atas. Tetapi karena lapisan-lapisan itu begitu dapat dikenali, usia relatif mereka dapat ditentukan dengan membangun satu demi satu dan menyusunnya seperti puzzle di seluruh dunia.Endapan Devonian, misalnya, lebih tua daripada endapan periode Karbon (dinamakan demikian karena batu bara sering ditemukan di lapisan ini), dan kita tahu ini karena di bagian-bagian dunia di mana dua lapisan ini bertemu di satu tempat, lapisan Devonian terletak di bawah Karboniferus. (Pengecualian ditemukan di tempat-tempat di mana kita dapat mengatakan, berdasarkan bukti lain, bahwa batu-batu itu miring, atau bahkan terbalik). Jarang terjadi bahwa set lapisan lengkap ditemukan - dari Kambrium di bagian bawah ke yang modern di bagian paling atas. Tetapi karena lapisan-lapisan itu begitu dapat dikenali, usia relatif mereka dapat ditentukan dengan membangun satu demi satu dan menyusunnya seperti puzzle di seluruh dunia.Endapan Devonian, misalnya, lebih tua daripada endapan periode Karbon (dinamakan demikian karena batu bara sering ditemukan di lapisan ini), dan kita tahu ini karena di bagian-bagian dunia di mana dua lapisan ini bertemu di satu tempat, lapisan Devonian terletak di bawah Karbonifera. (Pengecualian ditemukan di tempat-tempat di mana kita dapat mengatakan, berdasarkan bukti lain, bahwa batu-batu itu miring, atau bahkan terbalik). Jarang terjadi bahwa set lapisan lengkap ditemukan - dari Kambrium di bagian bawah ke yang modern di bagian paling atas. Tetapi karena lapisan-lapisan itu begitu dapat dikenali, usia relatif mereka dapat ditentukan dengan membangun satu demi satu dan menyusunnya seperti puzzle di seluruh dunia.karena di bagian-bagian dunia di mana dua lapisan ini bertemu di satu tempat, lapisan Devonian terletak di bawah Carboniferous (pengecualian ditemukan di tempat-tempat di mana kita dapat mengatakan, berdasarkan bukti lain, bahwa batu-batu itu dimiringkan, atau bahkan terbalik). Jarang terjadi bahwa set lapisan lengkap ditemukan - dari Kambrium di bagian bawah ke yang modern di bagian paling atas. Tetapi karena lapisan-lapisan itu begitu dapat dikenali, usia relatif mereka dapat ditentukan dengan membangun satu demi satu dan menyusunnya seperti puzzle di seluruh dunia.karena di bagian-bagian dunia di mana dua lapisan ini bertemu di satu tempat, lapisan Devonian terletak di bawah Carboniferous (pengecualian ditemukan di tempat-tempat di mana kita dapat mengatakan, berdasarkan bukti lain, bahwa batu-batu itu dimiringkan, atau bahkan terbalik). Jarang terjadi bahwa set lapisan lengkap ditemukan - dari Kambrium di bagian bawah ke yang modern di bagian paling atas. Tetapi karena lapisan-lapisan itu begitu dapat dikenali, usia relatif mereka dapat ditentukan dengan membangun satu demi satu dan menyusunnya seperti puzzle di seluruh dunia.sehingga set lengkap lapisan ditemukan - dari Cambrian di bagian bawah ke yang modern di bagian paling atas. Tetapi karena lapisan-lapisan itu begitu dapat dikenali, usia relatif mereka dapat ditentukan dengan membangun satu demi satu dan menyusunnya seperti puzzle di seluruh dunia.sehingga set lengkap lapisan ditemukan - dari Cambrian di bagian bawah ke yang modern di bagian paling atas. Tetapi karena lapisan-lapisan itu begitu dapat dikenali, usia relatif mereka dapat ditentukan dengan membangun satu demi satu dan menyusunnya seperti puzzle di seluruh dunia.

Mari kita kembali berkencan. Karena urutan relatif dari lapisan sedimen yang disebutkan telah dikenal, dan urutan yang sama ditemukan di seluruh dunia, Anda dapat menggunakan batuan beku yang terletak di atas atau di bawah lapisan sedimen, atau yang tertanam di dalamnya, untuk menentukan tanggal lapisan sedimen yang disebutkan, dan oleh karena itu fosil di dalam mereka. Kita tidak perlu mencari batuan beku di sekitar fosil tertentu untuk mengetahuinya. Kita dapat mengatakan bahwa fosil kita adalah milik, katakanlah, akhir periode Devonian, sesuai dengan posisi mereka di antara lapisan-lapisan itu. Dan kita tahu dari penanggalan radioaktif batuan beku yang ditemukan sehubungan dengan lapisan Devonian di seluruh dunia bahwa periode Devonian berakhir sekitar 360 juta tahun yang lalu.
Jam-jam argon hanyalah salah satu dari banyak jam yang tersedia bagi ahli geologi yang menggunakan prinsip yang sama pada skala waktu yang berbeda. Jam tangan yang lebih cepat, seperti karbon-14, bekerja dengan cara yang sedikit berbeda karena alasan yang menarik, yaitu, persediaannya terus diisi ulang. Peran karbon-14 dalam penanggalan agak berbeda dari isotop yang berumur panjang. Secara khusus, apa artinya "setel ulang jam tangan ini"?

Karbon


Dari semua unsur kimia, ini tampaknya menjadi yang paling penting bagi kehidupan, yang tanpanya kehidupan di planet mana pun adalah yang paling sulit untuk dibayangkan karena kemampuannya yang luar biasa untuk membentuk rantai, cincin, dan struktur molekul kompleks lainnya. Ini dimasukkan ke dalam rantai makanan dengan fotosintesis, proses di mana tanaman hijau (dan beberapa bakteri dan hewan) menyerap molekul karbon dioksida dari atmosfer dan menggunakan energi sinar matahari untuk menggabungkan atom karbon dengan air untuk membuat gula. Semua karbon dalam semua makhluk hidup, pada akhirnya, melalui tanaman, dari karbon dioksida di atmosfer. Dan dia kembali ke atmosfer ketika kita menghembuskan napas, saat kita memancarkan, dan ketika kita mati.
Sebagian besar karbon di atmosfer karbon dioksida adalah karbon-12, yang tidak radioaktif. Namun, sekitar satu atom per triliun adalah radioaktif karbon-14. Ini meluruh cukup cepat, dengan paruh 5730 tahun, sebagaimana telah disebutkan, dalam nitrogen-14. Untuk biokimia tanaman, tidak ada perbedaan antara kedua isotop. Untuk tanaman, karbon hanyalah karbon. Dengan demikian, tanaman menggabungkan kedua jenis atom karbon ini menjadi gula dalam proporsi yang sama seperti yang ada di atmosfer. Karbon di atmosfer (bersama dengan proporsi atom yang sama 14)C) dengan cepat (dibandingkan dengan waktu paruh) menyebar melalui rantai makanan ketika tanaman dimakan oleh herbivora, herbivora oleh predator, dan sebagainya. Semua makhluk hidup, baik tanaman atau hewan, memiliki rasio kira-kira sama dengan 14 C / 12 C, yang merupakan rasio yang sama seperti di atmosfer.

Jadi kapan jam tangan ini disetel ulang ke nol? Saat makhluk hidup, apakah itu binatang atau tanaman, mati. Pada saat ini, ia terputus dari rantai makanan, dan dari masuknya segar 14 C. Selama berabad-abad, 14 C di mayat, atau sepotong kayu, atau bagian dari jaringan, atau organik lainnya, secara konstan terurai menjadi nitrogen-14. Oleh karena itu, rasio 14 C / 12C dalam sampel secara bertahap jatuh di bawah rasio standar yang berbagi makhluk hidup dengan atmosfer. Pada akhirnya, hanya 12 C yang akan tersisa , atau lebih tepatnya, konten 14 C akan terlalu kecil untuk diukur. Dan rasio 14 C / 12 C dapat digunakan untuk menghitung waktu yang telah berlalu sejak hari kematian makhluk terputus dari rantai makanan dan pertukarannya dengan atmosfer.

Ini sangat bagus, tetapi hanya bekerja karena ada penambahan terus menerus 14 C di atmosfer. Tanpa ini, 14 C dengan waktu paruh pendek akan lama menghilang dari muka bumi, bersama dengan semua isotop berumur pendek alami lainnya. 14C istimewa karena terus menerus diciptakan oleh sinar kosmik yang membombardir atom nitrogen di atmosfer atas.

Nitrogen adalah gas paling banyak di atmosfer, dan nomor atomnya adalah 14, sama dengan karbon-14. Satu-satunya perbedaan adalah bahwa karbon-14 memiliki 6 proton dan 8 neutron, sementara nitrogen-14 memiliki 7 proton dan 7 neutron (ingat, neutron memiliki massa yang hampir sama dengan proton). Partikel-partikel sinar kosmik mampu, dengan membombardir proton di dalam inti atom nitrogen, untuk mengubahnya menjadi neutron. Ketika ini terjadi, atom menjadi karbon-14, yang merupakan satu sel di sebelah kiri nitrogen dalam sistem periodik. Tingkat konversi ini kira-kira konstan (tergantung pada fluktuasi aktivitas matahari) dan karenanya penanggalan radiokarbon bekerja. Untungnya, kami memiliki yang tepatkalibrasi fluktuasi suplai 14 C ke atmosfer, dan kita dapat memperbaikinya untuk memperjelas perhitungan usia kita. Ingat bahwa, untuk rentang waktu yang hampir sama yang dicakup oleh penanggalan radiokarbon, ada metode alternatif untuk penanggalan kayu - dendrochronology, yang benar-benar akurat hingga satu tahun. Melihat usia sampel kayu dari radiokarbon yang usianya ditentukan secara independen dengan penanggalan menggunakan cincin pohon, kita dapat mengkalibrasi kesalahan fluktuasi penanggalan karbon ini. Sekarang kita dapat menggunakan pengukuran kalibrasi ini ketika kita kembali ke sampel organik yang kita tidak memiliki data tentang cincin pohon (untuk sebagian besar).


Penanggalan radiokarbon adalah penemuan yang relatif baru dan diusulkan oleh Willard Libby.pada tahun 1946 (Hadiah Nobel dalam Kimia, 1960). Pada tahun-tahun awal, sejumlah besar bahan organik diperlukan untuk prosedur ini. Hanya pada 1970-an, teknik yang disebut spektrometri massa diadaptasi untuk penanggalan, dan sekarang hanya sejumlah kecil bahan organik yang diperlukan. Ini penanggalan arkeologis yang merevolusi. Contoh paling terkenal adalah Kain Kafan dari Turin. Karena wajah seorang berjanggut, manusia (dan, untuk beberapa alasan, untuk alasan tertentu dalam proyeksi silindris), tampaknya secara misterius, tercetak pada selembar kain terkenal ini, banyak orang berharap itu bisa terjadi sejak zaman Yesus. Dia pertama kali muncul dalam catatan sejarah pada pertengahan abad keempat belas di Prancis, dan tidak ada yang tahu di mana dia sebelumnya. Dia telah berada di Turin sejak 1578, dan di Vatikan sejak 1983.Ketika spektrometri massa memungkinkan untuk melihat sampel kain kafan yang kecil, daripada sepotong signifikan yang diperlukan sebelumnya, Vatikan memungkinkan potongan kecil untuk dipotong. Itu dibagi menjadi tiga bagian dan dikirim ke tiga laboratorium penanggalan radiokarbon terkemuka di Arizona, Oxford dan Zurich. Bekerja sepenuhnya secara independen, tanpa membandingkan catatan, ketiga laboratorium ini mempresentasikan laporan mereka pada tanggal ketika kain dari mana tenunan itu mati. Laboratorium Arizona menunjuk ke 1304, Oxford ke 1200, dan Zurich ke 1274 AD. Semua tanggal ini dalam kesalahan, kompatibel satu sama lain dan dengan tanggal 1350, di mana kain kafan pertama kali disebutkan dalam sejarah. Penanggalan kain kafan tetap kontroversial, tetapi bukan karena alasan yang mempertanyakan teknik penanggalan radiokarbon. Sebagai contohkarbon dalam kain kafan bisa saja dibawa oleh api yang terjadi pada tahun 1532. Ini adalah contoh yang baik untuk menggambarkan metode dan fakta bahwa, tidak seperti dendrochronology, karbon tidak memiliki akurasi hingga satu tahun, hanya sekitar satu abad atau lebih.

Ada banyak jam tangan berbeda yang dapat digunakan, dan mereka bekerja dengan baik pada skala waktu yang berbeda, tetapi tumpang tindih. Jam radioaktif dapat digunakan untuk secara independen mengevaluasi usia potongan batu yang sama, jika Anda ingat bahwa semua jam tangan disetel ulang ke nol pada saat yang sama saat potongan batu ini mengkristal. Ketika perbandingan seperti itu dibuat, jam yang berbeda dibandingkan satu sama lain - dalam margin kesalahan yang diharapkan. Ini memberi keyakinan besar pada kebenaran arloji. Dengan demikian, saling dikalibrasi dan diuji pada batuan yang diketahui, arloji ini dapat dengan percaya diri diterapkan pada masalah kencan yang menarik, seperti usia Bumi itu sendiri. Saat ini didirikan oleh Claire Patterson pada tahun 1956, usia 4,55 ± 0,05 miliar tahun adalah perkiraan di mana beberapa jam yang berbeda bertemu.
Sejarah menetapkan usia Bumi
[1946 .] (. . , ). , , . , , — . .
1948 . . — , , 1952 , — , .
, , , , . . . 1940- . , , , , . ( , , , .) , . : , . .
, , , , , . — ( ) .
, , . , - . , . , - , , . — , .
, , . 1953 . - — , , . , , , , .
— 4550 (- 70 ) — «, », . .
. , , , , , . : .
, , , , . . , , , , . , — - , — , . .
, — , , — . 90 % , , . . , 1923 , . , .
, , , (- ). , . , .
, 1923 , . . .
. «» . ( .) , , . , , , .
, . , 2000 The Nation, «» , « ». , , , , 1971 - .
, . 1970 « », 1986 . 80 %. - , , 625 , , . , , , - , . . « 44 », — . , , , 1993 .
« », , « », « » «» . ( 1962 « ».) , 2001 «» , « , ». — , , « ».
«» , , 2001 , 2000 25,1 ( 795 .), , 1999 (24,1 .), , 1998 (117 .). « , ». «» « .».
, , — , 1974 , , , (, ), , . , . , 27 . ? , , . 2010 .

1995 . . . , , , . , . ? . .
2001 Nature , .
, 1953 , .


Kritik


Jadi, penganut "sejarah alternatif" dapat mengatakan, misalnya, bahwa ada sesuatu yang salah dengan jam potassium-argon. Bagaimana jika tingkat peluruhan modern yang sangat rendah yaitu 40 K hanya bertindak setelah Banjir Nuh? Jika sebelumnya waktu paruh 40 K secara radikal berbeda, dan apakah, misalnya, beberapa abad, dan bukan 1,26 miliar tahun? Reservasi khusus dalam pernyataan seperti itu sangat mencolok. Mengapa hukum fisika berubah seperti itu, Ad Hoc- sangat nyaman dan begitu besar? Terlihat lebih mencolok jika Anda perlu membuat reservasi khusus yang disetujui bersama untuk masing-masing jam tangan secara terpisah. Saat ini, semua metode yang diterapkan konsisten satu sama lain dalam menentukan tanggal pembentukan Bumi dalam kisaran antara empat dan lima miliar tahun yang lalu. Dan mereka didasarkan pada asumsi bahwa waktu paruh selalu sama, yang kita perbaiki hari ini, seperti hukum fisika terkenal yang secara langsung menentukannya. Penyangkal sejarah harus bermain-main dengan paruh semua isotop dalam berbagai proporsi mereka sehingga mereka semua setuju dengan asumsi bahwa Bumi terbentuk 6.000 tahun yang lalu. Inilah yang saya sebut disclaimer khusus. Beberapa metode lain bahkan tidak disebutkan di sini, misalnya, "melacak kencan", yang juga mengarah pada hasil yang sama.Seseorang harus memperhitungkan perbedaan besar dalam skala waktu dari jam yang berbeda, memikirkan tingkat ketegangan dan kesulitan menyesuaikan hukum fisika, yang akan diperlukan untuk memaksa semua jam untuk konsisten di antara mereka sendiri dalam kisaran beberapa urutan besarnya bahwa Bumi berusia 6000 tahun, dan bukan 4,55 miliar ! Mengingat bahwa satu-satunya motif untuk kecocokan semacam itu adalah keinginan untuk menegakkan mitos penciptaan kelompok pribadi suku-suku Zaman Perunggu, tidak mengherankan bahwa kebanyakan orang yang bodoh membelinya.bahwa satu-satunya motif penyesuaian seperti itu adalah keinginan untuk mendukung mitos penciptaan, yang termasuk dalam kelompok pribadi suku-suku Zaman Perunggu, tidak mengherankan bahwa terutama orang-orang bodoh yang membelinya.bahwa satu-satunya motif penyesuaian seperti itu adalah keinginan untuk mendukung mitos penciptaan, yang termasuk dalam kelompok pribadi suku-suku Zaman Perunggu, tidak mengherankan bahwa terutama orang-orang bodoh yang membelinya.

Namun, selalu ada kesalahan. Organik yang terkubur dapat terkontaminasi dengan karbon asing, baik "kuno" (dengan proporsi rendah 14 C) dan "muda". Akibatnya, muncul, masing-masing, "kesalahan penuaan" dan "kesalahan peremajaan". Selain itu, rasio 14 C / 12 C di atmosfer tidak konstan. Misalnya, aktivitas ekonomi manusia dan terutama pengujian nuklir sangat memengaruhi nilai ini. Laju pembentukan 14 C di atmosfer atas tergantung pada intensitas radiasi kosmik dan matahari, dan ini adalah nilai variabel. Rasio 14 C / 12 C tergantung pada konsentrasi total CO 2di atmosfer, komposisi yang juga berubah. Namun, semua fluktuasi alami ini tidak terlalu besar dan diperhitungkan. Masalah yang benar-benar serius hanyalah kemungkinan kontaminasi sampel dengan karbon asing. Bagaimanapun, akurasi tergantung pada "orang-orang di lapangan" dan pada asisten laboratorium. Di sinilah orang-orang mencoba untuk mengkompromikan sains, dengan mengatakan: "Para ilmuwan telah menentukan usia domba hidup pada 15.000 tahun!", Diam tentang metodologi yang salah - sampel dapat diambil dari hewan yang merumput di dekat jalan raya. Dan karbon masuk ke pabrik dari knalpot mobil, yang, membakar produk minyak, melepaskan karbon dari organisme yang sudah lama mati.

Adapun "palu Mesozoikum", "rantai batu bara keras", "trilobit dihancurkan oleh boot" - ketika menilai tingkat keandalan "berita" tersebut secara independen, Anda perlu diingat bahwa harus ada tautan ke artikel yang menjelaskan secara rinci - di mana, kapan, oleh siapa, dan dalam keadaan apa temuan itu dibuat. Apakah itu dibuat oleh ilmuwan sendiri? Seharusnya ada konteks arkeologis: lapisan, yang benda-benda berada di dekatnya dan sebagainya.
Informasi yang diperoleh melalui rantai "kesaksian" adalah informasi yang paling tidak akurat (meskipun kadang-kadang diterima di pengadilan). Contoh tipikal dari distorsi informasi semacam itu adalah “telepon rusak” permainan anak-anak. Belum lagi persepsi kita yang tidak sempurna dan memori yang tidak aman.

Periksa jamnya


Ketidaktepatan sebagian besar metode geokronologi absolut tidak memberikan alasan untuk menyangkal validitas penanggalan dalam arkeologi, paleontologi, dan biologi evolusi (seperti, misalnya, para pendukung kreasionisme, "Kronologi Baru" Fomenko, dan konsep pseudoscientific lainnya). Keuntungan utama dari metode ini adalah ada banyak dari mereka. Dan dalam sebagian besar kasus, mereka tetap memberikan hasil yang serupa, yang, apalagi, sangat konsisten dengan data geokronologi relatif (urutan pengaturan lapisan geologi). Jika tidak demikian, tidak akan ada yang perlu dibicarakan! Seperti halnya kronometer kapal: jika dia sendirian, tidak ada cara untuk menentukan kapan dia berbohong; jika ada dua dari mereka, Anda sudah dapat memahami bahwa salah satu dari mereka berbohong, tidak jelas yang mana dari keduanya, dan jika tiga atau lebih, waktu yang tepat dapat ditemukan hampir selalu.

Untuk alasan ini, dalam penelitian ilmiah, adalah kebiasaan untuk menentukan usia benda menggunakan beberapa metode independen. Jika aturan ini dilanggar, hasilnya terlihat kontroversial bagi sebagian besar spesialis.

Akhirnya, saya minta maaf atas gaya presentasi yang agak "kapten" - ternyata 95% dari populasi, cukup banyak orang tidak tahu tentang metode kencan. Ya, dan bermanfaat untuk memahami topik yang menarik ini.

Sastra


1. Richard Dawkins' The spektakuler acara yang paling di Bumi '
2. Situs web' Elements '
3. Bill Bryson' Sejarah Singkat Semuanya Hampir "
4. Wikipedia

Source: https://habr.com/ru/post/id390021/


All Articles