I Tessalonisenses 5 21 Julgai todas as coisas

Datação Radiométrica © 1998 Timothy G. Standish

Datando os fósseis Dois Métodos: Ø Datação Relativa: Quando um fóssil previamente desconhecido é

Datação Radiométrica Pressupostos: 1. Taxas de decaimento radioativo constantes ao longo do tempo. 2.

Datação Radiométrica Ø Elementos iguais tem o mesmo número de prótons; Ø Isótopos são

Datação Radiométrica Ø Se você conhece a quantidade inicial de um isótopo instável que

Meia-vida Ø A meia-vida de um isótopo é o tempo necessário para o decaimento

Carbono 14 Ø O carbono 14 (14 C) é um isótopo raro de carbono

Meia-vida 256 átomos de 14 C no tempo 0 © 1998 Timothy G. Standish

Meia-vida 128 átomos de 14 C e 128 átomos de 14 N depois de

Meia-vida 64 átomos de 14 C e 192 átomos de 14 N depois de

Meia-vida 32 átomos de 14 C e 224 átomos de 14 N depois de

Meia-vida 16 átomos de 14 C e 240 átomos de 14 N depois de

Meia-vida 8 átomos de 14 C e 248 átomos de 14 N depois de

Meia-vida 4 átomos de 14 C e 252 átomos de 14 N depois de

Meia-vida 2 átomos de 14 C e 254 átomos de 14 N depois de

Carbono 14 Ø Com uma meia-vida relativamente curta e uma Terra de bilhões de

Carbono 14 Ø O 14 C é utilizado para datar matéria orgânica; Ø O

Atmosfera a cerca de 9. 000 a 15. 000 metros Nêutrons produzidos por radiação

Atmosfera a cerca de 9. 000 a 15. 000 metros Carbono 14 na atmosfera

De Nitrogênio 14 para Carbono 14 Nêutron 14 N 14 C Próton Nêutrons da

De Nitrogênio 14 para Carbono 14 14 C 14 N Núcleo de 14 C

De Nitrogênio 14 para Carbono 14 14 C 14 N orbitais híbridos 2 sp

De Nitrogênio 14 para Carbono 14 14 C Núcleo de 14 C NN +

Carbono 14 Algum tempo no passado remoto As plantas absorvem 12 C e 14

Carbono 14 A planta cresce e absorve CO 2 © 1998 Timothy G. Standish

Carbono 14 A planta morre…. © 1998 Timothy G. Standish

Carbono 14 …. e é soterrada © 1998 Timothy G. Standish

Carbono 14 com o tempo o 14 C decai para 14 N © 1998

Carbono 14 Exemplo Ø Ø Em nossa amostra mais antiga de material vegetal, 2

Outros métodos de datação radiométrica Ø O método do 14 C não é útil

Datação por Potássio-Argônio Ø O potássio é abundante nas rochas; Ø O 40 K

Datação por Potássio-Argônio Ø À medida que a lava sai dos vulcões, os gases,

Datação por Potássio-Argônio Ar Vulcão Lava antiga Rocha contendo fóssil © 1998 Timothy G.

Datação por Potássio-Argônio Vulcão Novo estrato de rocha vulcânica sem argônio sobre uma rocha

Datação por Potássio-Argônio Potássio Lava mais nova Rocha contendo fóssil Lava mais antiga Argônio

Potássio-40 para Argônio-40 40 K Núcleo de 40 K +N N+ + + +N

Potássio-40 para Cálcio-40 40 K Núcleo de 40 K +N N+ + + +N

Datação por Potássio-Argônio Muitos anos depois Ø Fósseis encontrados nos estratos acima da lava

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Datando os fósseis Dois Métodos: Ø Datação Relativa: Quando um fóssil previamente desconhecido é encontrado em estratos com outros fósseis de "idade conhecida", a idade do fóssil recém-descoberto pode ser inferida a partir da "idade conhecida" dos fósseis com os quais está associado. A datação relativa é feita em termos do aparecimento relativo dos organismos no registro fóssil. (“Archaeopteryx aparece depois de Latimeria, mas antes de Australopithecus. ”) Ø Datação Absoluta: Envolve a atribuição de idades para os fósseis em termos de anos. Isso frequentemente envolve técnicas de datação radiométrica. “Este fóssil de Archaeopteryx tem 50 milhões de anos”. © 1998 Timothy G. Standish

Datação Radiométrica Pressupostos: 1. Taxas de decaimento radioativo constantes ao longo do tempo. 2. As concentrações iniciais dos isótopos podem ser conhecidas. 3. O decaimento radioativo é o único fator que altera as concentrações relativas dos isótopos e de seus produtos de decaimento. 4. Assegurar que cada uma destas suposições seja cumprida pode ser muito difícil, se não impossível. © 1998 Timothy G. Standish

Datação Radiométrica Ø Elementos iguais tem o mesmo número de prótons; Ø Isótopos são elementos com o mesmo número de prótons e número de nêutrons diferente; Ø Por exemplo, o Urânio 235 (235 U) e 238 U tem cada um 92 prótons, mas 143 e 146 nêutrons, respectivamente; Ø Alguns isótopos são mais estáveis do que outros; Ø Isótopos instáveis tendem a decair ao longo do tempo para formas mais estáveis; Ø Neste processo de decaimento, um próton pode ser adquirido ou perdido alterando o elemento. © 1998 Timothy G. Standish

Datação Radiométrica Ø Se você conhece a quantidade inicial de um isótopo instável que estava presente em uma amostra; Ø Se você conhece a taxa de decaimento deste isótopo; Ø Se a taxa de decaimento não mudou ao longo do tempo; Ø E se você puder medir a quantidade deste isótopo na amostra Ø Você pode determinar a idade da amostra. © 1998 Timothy G. Standish

Meia-vida Ø A meia-vida de um isótopo é o tempo necessário para o decaimento de metade da quantidade deste isótopo em uma amostra. Por exemplo, se a meia-vida do 14 C é 5. 600 anos e uma amostra hoje tem 1. 000 átomos de 14 C, depois de 5. 600 anos, a quantidade de 14 C nesta amostra será de 500 átomos. 1 Proporção dos isótopos restantes Ø 1/2 1/4 1/8 1/16 0 1 2 3 Meia-vida 4 5 © 1998 Timothy G. Standish

Carbono 14 Ø O carbono 14 (14 C) é um isótopo raro de carbono que tem 6 prótons e 8 nêutrons; Ø O 14 C decai para 14 N a uma taxa constante; Ø A cada 5. 600 anos metade do 14 C de uma amostra irá emitir uma partícula beta (elétron) e decair para 14 N; Ø Assim, a meia-vida do 14 C é de 5. 600 anos. Ø Por causa da meia-vida curta do 14 C ele não é útil para datar fósseis de milhões de anos, sendo preciso apenas para idades da ordem de 50. 000 anos. © 1998 Timothy G. Standish

Carbono 14 Ø Com uma meia-vida relativamente curta e uma Terra de bilhões de anos, todos os átomos de 14 C deveriam ter desaparecido; Ø Isso seria verdade se não fosse a produção de mais 14 C na atmosfera como resultado de interações entre a atmosfera superior e os nêutrons provenientes da radiação cósmica; Ø A relação atmosférica entre 14 C e 12 C representa, portanto, um equilíbrio entre a produção e o decaimento de 14 C. © 1998 Timothy G. Standish

Carbono 14 Ø O 14 C é utilizado para datar matéria orgânica; Ø O 14 C atmosférico é incorporado em moléculas orgânicas pelas plantas durante a fotossíntese; Ø Os animais alimentam destas plantas e incorporam parte do seu 14 C; Ø A razão atual de 14 C para 12 C na atmosfera é tremendamente pequena, da ordem de 10 -12. © 1998 Timothy G. Standish

De Nitrogênio 14 para Carbono 14 Nêutron 14 N 14 C Próton Nêutrons da Núcleo de radiação cósmica Núcleo 14 N N+ ++N N + N + +N + 7 Prótons + 7 Nêutrons de 15 N + N+ N+ N N N+ N +N + N++ 7 Prótons + 8 Nêutrons Núcleo de 14 C N NN+N N+ N +N + N++ 6 Prótons + 8 Nêutrons © 1998 Timothy G. Standish

Carbono 14 Exemplo Ø Ø Em nossa amostra mais antiga de material vegetal, 2 x 105 átomos de 14 C são encontrados por grama de C; Numa amostra recentemente recolhida de material vegetal foram encontrados 1, 2 x 104 átomos de 14 C por grama de C. t=ln(N 0/Nt) / λ λ = constante de decaimento radioativo do 14 C é 1. 238 x 10 -4 Fórmula padrão de N 0 = quantidade de 14 C no tempo 0 decaimento exponencial 14 Nt = quantidade de C no presente t = ln(1. 2 x 105/2. 0 x 105)/-1. 238 x 10 -4 t = 4, 126 anos Ø Assume-se que o 12 C do presente = concentração antiga de 12 C © 1998 Timothy G. Standish

Outros métodos de datação radiométrica Ø O método do 14 C não é útil para datar estratos geológicos muito antigos, portanto foram desenvolvidos outros métodos baseados em isótopos com meias-vidas muito maiores. Alguns exemplos incluem: Isótopo Produto Meia-vida Método Potássio-40 Argônio-40 8. 4 x 109 captura e- Urânio-238 Chumbo-206 4. 5 x 109 emissão α (8) Urânio-235 Chumbo-207 0. 7 x 109 Rubídio-87 Estrôncio-87 48. 6 x 109 Tório-232 Chumbo-208 14. 0 x 109 © 1998 Timothy G. Standish

Datação por Potássio-Argônio Ø O potássio é abundante nas rochas; Ø O 40 K decai para 40 Ar e 40 Ca numa razão de 11, 2 40 Ar para 88, 8 40 Ca; Ø Embora o cálcio seja abundante nas rochas, o 40 Ca não é um isótopo fácil de se usar em datação; Ø Em teoria, todo o 40 Ar deve ser liberado como gás de argônio quando a rocha ígnea formada; Ø Assim, durante a criação de nova rocha ígnea, o relógio potássio-argônio é ajustado para zero. . . pelo menos em teoria. © 1998 Timothy G. Standish

Datação por Potássio-Argônio Ø À medida que a lava sai dos vulcões, os gases, incluindo o argônio, são liberados; Ø Portanto, quando a lava esfria para formar a rocha ela não deve conter nenhum argônio. Ar Vulcão Lava antiga Rocha contendo fóssil © 1998 Timothy G. Standish

Potássio-40 para Argônio-40 40 K Núcleo de 40 K +N N+ + + +N N N +N N+ N + N++N N N+ + N N++N N N+ +N N NN+ 19 Prótons + 21 Nêutrons + e 40 Ar e N +N N+ + N +N N+ N + N++N N N+ + N+ N++NN+ N+ +N N NN+ Núcleo de 40 Ar 18 Prótons + 22 Nêutrons © 1998 Timothy G. Standish

Potássio-40 para Cálcio-40 40 K Núcleo de 40 K +N N+ + + +N N N +N N+ N + N++N N N+ + N N++N N N+ +N N N N+ 19 Prótons + 21 Nêutrons N 40 Ca e e + + N+ + +N ++ N N +N N+ N + N++N N N+ + N N++N N N+ +N N NN+ Núcleo de 40 Ca 20 Prótons + 20 Nêutrons © 1998 Timothy G. Standish

Datação por Potássio-Argônio Muitos anos depois Ø Fósseis encontrados nos estratos acima da lava mais antiga devem ser mais jovens do que ele; Ø Fósseis em estratos abaixo da lava mais nova devem ser mais antigos do que ele. Ø Assim, a datação por potássio -argônio pode fornecer idades entre as quais os fósseis devem ter se formado. Lava mais nova Camada contendo fósseis Lava mais antiga Potássio Argônio © 1998 Timothy G. Standish