O que é datação radiométrica – datação radioativa – definição

A datação radiométrica (ou datação radioativa) é qualquer técnica usada para datar materiais orgânicos e também inorgânicos de um processo que envolve decaimento radioativo . O método compara a abundância de um isótopo radioativo de ocorrência natural dentro do material com a abundância de seus produtos de decomposição, que se formam a uma taxa constante conhecida de decomposição.

Todos esses métodos se baseiam no fato de a taxa na qual os núcleos radioativos se desintegram não serem afetados pelo ambiente, podendo ser usados ​​para estimar a idade de qualquer amostra ou objeto material que contenha um isótopo radioativo. Os cálculos do decaimento dos núcleos radioativos são relativamente diretos, devido ao fato de haver apenas uma lei fundamental que governa todo o processo de decaimento.

A lei de decaimento radioativo afirma que a probabilidade por unidade de tempo que um núcleo decairá é uma constante, independente do tempo. Essa constante é chamada constante de decaimento e é denotada por λ, “lambda”. Essa probabilidade constante pode variar muito entre os diferentes tipos de núcleos, levando a muitas taxas diferentes de decaimento observadas. O decaimento radioativo de certo número de átomos (massa) é exponencial no tempo.

Lei decaimento radioativo: N = N ₀ .e ^-λt

Entre as técnicas mais conhecidas estão:

• namoro carbono-14,
• datação por potássio-argônio,
• namoro com urânio e chumbo .

Os métodos de datação radiométrica são usados ​​na geocronologia para estabelecer a escala de tempo geológico e também podem ser usados ​​para datar materiais arqueológicos , incluindo artefatos antigos .

Datação por carbono-14 – Datação por radiocarbono

A datação por carbono-14 , também conhecida como datação por radiocarbono , é um método para determinar a idade de um objeto contendo material orgânico, usando as propriedades do radionuclídeo de carbono-14. O carbono radioativo-14 tem meia-vida de 5730 anos e sofre decaimento β , onde o nêutron é convertido em próton , elétron e antineutrino :

Apesar dessa meia-vida curta em comparação com a idade da Terra, o carbono-14 é um isótopo que ocorre naturalmente. Sua presença pode ser explicada pela seguinte observação simples. Nossa atmosfera contém muitos gases, incluindo o nitrogênio-14. Além disso, a atmosfera é constantemente bombardeada com raios cósmicos de alta energia , consistindo de prótons, núcleos mais pesados ​​ou raios gama. Esses raios cósmicos interagem com os núcleos da atmosfera e também produzem nêutrons de alta energia. Esses nêutrons produzidos nessas colisões podem ser absorvidos pelo nitrogênio-14 para produzir um isótopo de carbono-14:

O carbono-14 também pode ser produzido na atmosfera por outras reações de nêutrons, incluindo em particular 13C (n, γ) 14C e 17O (n, α) 14C. Como resultado, o carbono-14 é formado continuamente na atmosfera superior pela interação dos raios cósmicos com o nitrogênio atmosférico. Em média, apenas um em cada 1,3 x 10 ¹² átomos de carbono na atmosfera é um átomo de carbono-14 radioativo.

O carbono-14 resultante combina-se com o oxigênio atmosférico para formar dióxido de carbono radioativo, que é incorporado nas plantas por fotossíntese. Consequentemente, todos os sistemas biológicos como plantas, animais e seres humanos contêm um certo nível de carbono radioativo-14. Enquanto o sistema biológico estiver vivo, o nível é constante devido à ingestão constante de todos os isótopos de carbono. Quando o sistema biológico morre, ele para de trocar carbono com o meio ambiente e, a partir desse momento, a quantidade de carbono-14 que ele contém começa a diminuir à medida que o carbono-14 sofre decaimento radioativo. Por outro lado, a quantidade de carbono-12 estável permanece inalterada. Como resultado, a concentração relativa desses dois isótopos em qualquer organismo muda após sua morte. O método permite que as datações sejam feitas até cerca de 20.000 anos atrás, com uma precisão de cerca de ± 100 anos.

A técnica de datação por carbono foi sugerida inicialmente por Willard Libby e seus colegas em 1949. Em 1960, Willard Libby recebeu o Prêmio Nobel de química por este trabalho.

Era da Terra – Namoro com urânio

A idade da Terra é de cerca de 4,54 bilhões de anos . Essa datação é baseada em evidências de datação por idade radiométrica de material meteorito e é consistente com as idades radiométricas das amostras terrestres e lunares mais antigas conhecidas.

Um dos métodos mais antigos de datação radiométrica é a datação por urânio com chumbo . A idade da crosta terrestre pode ser estimada a partir da razão entre as quantidades de urânio-238 e chumbo-206 encontradas em espécimes geológicos. A meia-vida longa do isótopo urânio-238 (4,51 × 10 ⁹ anos) o torna adequado para uso na estimativa da idade das primeiras rochas ígneas e para outros tipos de datação radiométrica, incluindo datação urânio-tório e urânio – namoro de urânio.

A datação por urânio com chumbo é baseada na medição do primeiro e do último membro da série de urânio , que é uma das três séries radioativas clássicas que começam com o urânio-238 que ocorre naturalmente . Essa cadeia de decaimento radioativo consiste em núcleos atômicos pesados ​​e instáveis ​​que decaem através de uma sequência de decaimentos alfa e betaaté que um núcleo estável seja alcançado. No caso de séries de urânio, o núcleo estável é o chumbo-206. A suposição feita é que todos os núcleos de chumbo-206 encontrados no espécime hoje eram originalmente núcleos de urânio-238. Isso significa que, na formação da crosta, o espécime não continha núcleos de chumbo-206. Se nenhum outro isótopo de chumbo for encontrado na amostra, essa é uma suposição razoável. Sob essa condição, a idade da amostra pode ser calculada assumindo decaimento exponencial de urânio-238. Isso é:

O método de datação por urânio e chumbo é geralmente realizado no zircão mineral . Os zircões de Jack Hills, na Austrália Ocidental, produziram idades de U-Pb de até 4,404 bilhões de anos , interpretadas como a era da cristalização, tornando-os os minerais mais antigos até agora datados da Terra.