Абсолютное время: радиометрические и нерадиометрические методы датирования

Абсолютный возраст пород можно определить с помощью и радиометрических, и нерадиометрических приёмов датирования. Радиометрическое датирование – это метод, по которому время измеряется на основе скорости распада определённых элементов (таких как углерод) на другие элементы (такие как азот). Распадающийся элемент называется «материнским», а новый элемент, который получается при распаде – «дочерним». «Период полураспада» - это срок, за который половина группы атомов в данном радиоактивном элементе распадается, превращаясь в другой элемент. Измеренные периоды полураспада радиоактивных элементов никогда не изменяются и варьируются от чрезвычайно коротких сроков (секунды) до крайне долгих (миллиарды лет).

Процесс, на котором основано радиометрическое датирование, слишком сложен, чтобы включать его здесь в этот краткий обзорный рассказ о возрасте Земли, и мы отсылаем читателя к отличному сайту геофизика Роджера Винса, осветившего этот предмет более обстоятельно.[66] Здесь же мы упомянем некоторые из различных видов методов датирования (и радиометрических и нерадиометрических) и то, как они независимо подтверждают друг друга.

Радиометрическое датирование по углероду-14. Для многих христиан общим является ошибочное мнение, что породы датируют по углероду-14. Причина этого в том, что литература креационистов-младоземельцев во многом сосредоточена на критике этого метода. Породы никогда не датируют по углероду-14, потому что период полураспада углерода-14 в азот составляет всего 5730 лет. Следовательно, этот метод можно применять для датирования только вещества моложе примерно 40 тыс. лет. Поскольку большинство пород намного древнее, метод углерода-14 используют в основном археологи, датирующие материалы, богатые углеродом, такие как древесину, кость, пергамент и пепел из древних кострищ. Например, возраст свитков Мёртвого моря был определён по С-14 как 1900 лет, что соответствует примерно 100 г. до н.э.

Хотя креационисты-младоземельцы часто изображают метод углерода-14 как ненадёжный, на самом деле этот метод датирования хорошо подтверждён, так как его результаты можно выверить по дендрохронологии – изучению древесных колец, особенно колец древней остистой сосны. При сравнении датировок по углероду-14 с количеством древесных колец (на дереве нарастает по одному кольцу в год), многие датировки по углероду-14 получаются слишком молодыми. [67] Метод датирования по углероду-14 теперь соотнесён с данными по древесным кольцам остистой сосны за 12 тыс. лет до наших дней.

Другие радиометрические методы датирования. Есть более 40 разных радиометрических методов датирования; чаще всего используются указанные ниже в таблице 3.5. Для датирования пород используются рубидий-стронциевый (Rb-Sr), калий-аргоновый (K-Ar) и аргон-аргоновый (Ar-Ar) методы. Всем методам датирования присущи некоторые проблемы, и геохронологии должны понимать индивидуальные особенности этих приёмов и делать на них поправки. Например, калий-аргоновый метод особенно чувствителен к проблемам с «сиротским» аргоном. Когда 25 лет назад было извержение горы Сент-Хеленс, калий-аргоновым метод показал возраст свежевыброшенного пепла как равный примерно 300 тыс. лет. Эти аномальные датировки были обусловлены тем, что в эти выбросы пепла при извержении было включено некоторое количество «старого» аргона изнутри горы Сент-Хеленс. Геохронологам уже более 20 лет известно, что вулканические породы моложе нескольких миллионов лет калий-аргоновым (K-Ar) методом датировать нельзя: вместо него нужно использовать аргон-аргоновый (Ar-Ar) метод. Так, аргон-аргоновым методом очень точно были датированы лавы, образовавшиеся в историческое время, например, при извержении горы Везувий около 2000 лет назад.

Таблица 3.5. Основные радиометрические и нерадиометрические методы датирования. Все эти (и другие) приёмы дают результаты, соотносящиеся друг с другом.

После появления в 50-х гг. ХХ в. радиометрического датирования с его помощью был получен возраст сотен тысяч пород, собранных по всему миру. Древнейшие породы на Земле были обнаружены в Западной Австралии – их возраст был определён приблизительно в 4,1-4,2 млрд. лет, а крошечных цирконов в этих породах – приблизительно в 4,4 млрд. лет.

Нерадиометрические методы датирования. Некоторые креационисты-младоземельцы утверждают, что периоды полураспада, учитывающиеся при радиометрическом датировании, непостоянны, а поэтому радиометрическим датировкам нельзя доверять. Однако, есть и много нерадиометрических методов датирования, некоторые из которых показаны в таблице 3.5. Важно осознать, что когда на одних и тех же образцах используются и радиометрические, и нерадиометрические приёмы, полученные возрасты совпадают друг с другом. Это независимое подтверждение того, что радиометрически полученные датировки надёжны.