Co to jest okres półtrwania?

Aleksander Rubtsov/Blend Images/Getty Images

Być może najczęściej używanym dowodem na teoria ewolucji poprzez naturalna selekcja jest zapis kopalny . Zapis kopalny może być niekompletny i może nigdy w pełni nie zostać ukończony, ale wciąż istnieje wiele wskazówek dotyczących ewolucji i tego, jak to się dzieje w zapisie kopalnym.

Jednym ze sposobów, który pomaga naukowcom umieścić skamieliny we właściwej epoce na geologiczna skala czasu jest za pomocą datowania radiometrycznego. Nazywane również datowaniem bezwzględnym, naukowcy wykorzystują rozpad pierwiastków radioaktywnych w skamielinach lub skałach wokół skamieniałości, aby określić wiek zachowanego organizmu. Ta technika opiera się na własności okresu półtrwania.

Co to jest okres półtrwania?

Okres półtrwania definiuje się jako czas, w którym połowa pierwiastka promieniotwórczego rozpada się na izotop potomny. W miarę rozpadu radioaktywnych izotopów pierwiastków tracą swoją radioaktywność i stają się zupełnie nowym pierwiastkiem znanym jako izotop potomny. Mierząc stosunek ilości pierwotnego pierwiastka promieniotwórczego do izotopu potomnego, naukowcy mogą określić, ile okresów półtrwania przeszedł pierwiastek, a na tej podstawie określić bezwzględny wiek próbki.

Okresy połowicznego rozpadu kilku izotopów promieniotwórczych są znane i są często wykorzystywane do określenia wieku nowo znalezionych skamieniałości. Różne izotopy mają różne okresy półtrwania i czasami można użyć więcej niż jednego obecnego izotopu, aby uzyskać jeszcze dokładniejszy wiek skamieniałości. Poniżej znajduje się wykres powszechnie stosowanych izotopów radiometrycznych, ich okresów półtrwania i izotopów potomnych, na które się rozpadają.

Przykład jak korzystać z okresu półtrwania

Powiedzmy, że znalazłeś skamieniałość, którą uważasz za ludzki szkielet. Najlepszym pierwiastkiem radioaktywnym, jaki można dotychczas wykorzystać w skamielinach ludzkich, jest węgiel-14. Jest kilka powodów, ale głównymi przyczynami jest to, że węgiel-14 jest naturalnie występującym izotopem we wszystkich formach życia, a jego okres półtrwania wynosi około 5730 lat, więc jesteśmy w stanie wykorzystać go do datowania bardziej „nowszych” form życie w skali czasu geologicznego.

W tym momencie musiałbyś mieć dostęp do instrumentów naukowych, które mogłyby zmierzyć ilość radioaktywność w próbce, więc do laboratorium idziemy! Po przygotowaniu próbki i umieszczeniu jej w maszynie odczyt wskazuje, że masz około 75% azotu-14 i 25% węgla-14. Teraz nadszedł czas, aby dobrze wykorzystać te umiejętności matematyczne.

W jednym okresie półtrwania miałbyś około 50% węgla-14 i 50% azotu-14. Innymi słowy, połowa (50%) węgla-14, od którego zacząłeś, rozpadła się na potomny izotop azotu-14. Jednak twój odczyt z przyrządu do pomiaru radioaktywności mówi, że masz tylko 25% węgla-14 i 75% azotu-14, więc twoja skamielina musiała przejść przez więcej niż jeden okres półtrwania.

Po dwóch okresach półtrwania, druga połowa twojego pozostałego węgla-14 rozpadłaby się na azot-14. Połowa 50% to 25%, więc masz 25% węgla-14 i 75% azotu-14. Tak powiedział twój odczyt, więc twoja skamielina przeszła dwa okresy półtrwania.

Teraz, gdy wiesz, ile okresów półtrwania minęło dla twojej skamieniałości, musisz pomnożyć liczbę okresów półtrwania przez ile lat jest w jednym okresie półtrwania. Daje to wiek 2 x 5730 = 11460 lat. Twoja skamielina to organizm (może ludzki), który zmarł 11460 lat temu.

Powszechnie używane izotopy promieniotwórcze

Izotop macierzysty	Pół życia	Córka Izotop
węgiel-14	5730 lat	Azot-14
Potas-40	1,26 miliarda lat.	Argon-40
Tor-230	75 000 lat	Rad-226
Uran-235	700 000 milionów lat.	Ołów-207
Uran-238	4,5 miliarda lat.	Ołów-206