როგორ საზღვრავენ დედამიწის ასაკს

0 კომენტარი

დიდი ხანია მინდოდა დამეწერა იმის შესახებ, თუ როგორ ადგენენ დედამიწისა და ციური სხეულების ასაკს. და აი, საბაბიც მომეცა: გასულ თვეს, ჟურნალ Science-ში ამ თემაზე სტატია გამოქვეყნდა. მასში ნათქვამია, რომ ფიზიკოსებმა რადიოაქტიური ნივთიერების, სამარიუმ-146-ის ნახევარდაშლის პერიოდი დაადგინეს, რაც ადრინდელ მაჩვენებელზე თითქმის ორჯერ ნაკლები აღმოჩნდა. ეს გარემოება კი მნიშვნელოვნად ცვლის მზის სისტემის ადრეული ეპოქის შესახებ დღევანდელ წარმოდგენას: პლანეტების წარმოშობის ტემპი უფრო ჩქარი გამოდის, ვიდრე აქამდე ეგონათ.

რა კავშირშია ეს ორი რამ, სამარიუმი და მზის სისტემის ფორმირება ერთმანეთთან? სანამ ამ კითხვას გავცემდეთ პასუხს, ვნახოთ, თუ როგორ ადგენენ მეცნიერები ნივთიერების ასაკს.

გეოლოგიური ფენების, ქანების, წიაღისეულების, მინერალების, ცოცხალი ორგანიზმების ნაშთების ასაკის განსაზღვრას საფუძვლად რადიოაქტივობა უდევს. ამ დროს ერთი სახის ქიმიური ელემენტი მეორე სახის ელემენტად გარდაიქმნება. ასე ხდება, მაგალითად, ნახშირბადის ნაირსახეობის, ანუ იზოტოპის, С-14-ის შემთხვევაში, რომელიც, ჩვეულებრივი ნახშირბადის С-12-ისაგან განსხვავებით, რადიოაქტიურია. С-14-ის ბირთვში ერთ-ერთი ნეიტრონი გარდაიქმნება პროტონად და მიიღება აზოტი N-14. ამ ბირთვულ რეაქციას ჰქვია ბეტა-დაშლა. დროთა განმავლობაში, ბეტა-დაშლის გამო, С-14-ის რაოდენობა კლებულობს. დროს, რომლის შემდეგაც რადიოაქტიური ნივთიერების საწყისი რაოდენობის ნახევარი რჩება, ნახევარდაშლის პერიოდი ჰქვია. ყოველ რადიოაქტიურ ელემენტს თავისი ნახევარდაშლის პერიოდი აქვს და ისინი ძალიან განსხვავებულია: 10-24 წამიდან (წყალბადი-7) 1024 წლამდე (ტელურიუმ-128).

С-14-ის ნახევარდაშლის პერიოდია 5700 წელი. ეს ნიშნავს, რომ თუ რაიმე საგანი შეიცავს, მაგალითად, 100 ატომ С-14-ს, დაახლოებით 5700 წლის შემდეგ მისგან დარჩება 50 ატომი. რადიოაქტიური С-14-ის ეს თვისება საფუძვლად დაედო ასაკის განსაზღვრის ნახშირბადოვან მეთოდს, რომელიც ამერიკელმა მეცნიერებმა გასული საუკუნის შუა წლებში შეიმუშავეს და რისთვისაც შემდგომ ნობელის პრემია მიენიჭათ.

მეცნიერებმა ცოცხალ ორგანიზმში ნახშირბადისა და მისი იზოტოპების თანაფარდობა მაღალი სიზუსტით დაადგინეს: ჩვეულებრივი, სტაბილური ნახშირბადის (С-12) ყოველ ტრილიონ ატომზე მოდის რადიოაქტიური С-14-ის ერთი ატომი. ის შედის რეაქციაში ჟანგბადთან, წარმოქმნის ნახშირორჟანგს და ცოცხალ ორგანიზმებში ფოტოსინთეზისა და საკვების ჯაჭვის გზით ხვდება – ზუსტად ისე, როგორც ჩვეულებრივი ნახშირბადი.

მცენარეები და ცხოველები (აგრეთვე, ადამიანიც) ითვისებენ ამ С-14-ს. როდესაც ცოცხალი ორგანიზმი კვდება, ის წყვეტს მეტაბოლიზმს, ანუ ნივთიერებათა ცვლას და ნახშირბადს აღარ იღებს. ამის შემდეგ С-14 მხოლოდ იშლება, ხოლო მისი შემცირებული კონცენტრაციის მიხედვით შეგვიძლია დაახლოებით გამოვიანგარიშოთ, თუ რამდენი წელი გავიდა ორგანიზმის სიკვდილიდან.

როგორც ვხედავთ, დროის განსაზღვრის პრინციპი საკმაოდ მარტივია. სირთულე დეტალებშია: მისი ტექნიკური განხორციელება დიდ ძალისხმევას მოითხოვს. ამას გარდა, საწყისი მასალა უნდა გაიწმინდოს დაბინძურებისაგან. რამდენიმე გრამი ნივთიერების ანალიზისათვის უზარმაზარი და ძვირადღირებული აგრეგატებია საჭირო. თუმცა შედეგი ამად ნამდვილად ღირს. ერთ-ერთ უახლეს ასეთ ხელსაწყოს ამაჩქარებელი მას-სპექტრომეტრი ჰქვია. დღეს მსოფლიოში ნივთიერების ასაკის განსაზღვრის სულ 150-მდე ინსტრუმენტია.

არსებობს ასაკის დადგენის სხვა საშუალებებიც, მაგალითად, ათასწლოვანი ხეების რგოლების რაოდენობის მიხედვით. ამ განსხვავებული ხერხებით მიღებულმა შედეგებმა აჩვენა, რომ ისინი ერთმანეთს კარგად ემთხვევა. ეს კი ნიშნავს, რომ რადიოაქტიური მეთოდი საკმაოდ ზუსტია და მისი გამოყენება შეიძლება იმ შემთხვევებისთვის, როდესაც ასაკის განსაზღვრის სხვა საშუალება არ არსებობს. С-14-ის საშუალებით შესაძლებელია ნებისმიერი იმ ნივთიერების ასაკის დადგენა, რომელიც ნახშირბადს შეიცავს. მისი გამოყენების არეალი მეტად ფართოა: გეოლოგია, არქეოლოგია, ბიოლოგია, ასტრონომია და ასე შემდეგ.

ნახევარდაშლის დაახლოებით 10 პერიოდის შემდეგ С-14 იმდენად ცოტა რჩება, რომ მისი გამოყენება უკვე არ შეიძლება. ამიტომ, რადიონახშირბადოვანი მეთოდი 50 000- 60 000 წელზე მეტი ასაკის შემთხვევაში აღარ გამოიყენება. მას სხვა, გაცილებით უფრო ხანგრძლივი ნარევარდაშლის პერიოდის მქონე რადიოაქტიური იზოტოპები ანაცვლებს. მაგალითად, დედამიწის ასაკის განსასაზღვრად გამოიყენება ურანი-238, რომლის ნახევარდაშლის პერიოდია 4.47 მილიარდი წელი. უძველესი ქანებისა და მეტეორიტების ანალიზმა აჩვენა, რომ დედამიწა 4.6 მილიარდი წლისაა. ამავე ასაკისაა მზის სისტემაც, ვინაიდან ეს მეტეორიტები მისი ფორმირების დასაწყისში წარმოიშვნენ.

მეცნიერები რადიოაქტივობის აღმოჩენამდეც, სულ მცირე, მე-18 საუკუნიდან ცდილობდნენ დედამიწის ასაკის დადგენას, როდესაც იმანუილ კანტმა და პიერ-სიმონ ლაპლასმა მზის სისტემის წარმოშობის ჰიპოთეზა ჩამოაყალიბეს. მე-19 საუკუნეში დედამიწის ასაკის შეფასებას ცდილობდნენ იმ ფიზიკური პროცესების ხანგრძლივობის მიხედვით, რომლებიც მის ფორმირებას სჭირდებოდა. კერძოდ, იმის მიხედვით, თუ რა დრო დასჭირდებოდა დედამიწის ზედაპირს თხევადიდან მყარ მდგომარეობაში გადასასვლელად და დღევანდელ ტემპერატურამდე გასაციებლად. ეს გათვლები 20-40 მილიონ წელს იძლევა – თითქმის 100-ჯერ ნაკლებს, ვიდრე დღესაა მიღებული. ასაკის განსაზღვრა რადიოაქტივობის საშუალებით მეცნიერების ერთ-ერთი უდიდესი აღმოჩენა იყო.

სრულიად სხვაგვარად წარმოებს მზისა და ვარსკვლავების ასაკის დადგენა, ვინაიდან მათი შემადგენელი ნივთიერება ჩვენთვის ხელმისაწვდომი არ არის. ეს ხდება ვარსკვლავთწარმოშობისა და ევოლუციის თეორიის მიხედვით. საოცარია, რომ ამ სრულიად განსხვავებული მეთოდით გამოთვლილი მზის ასაკი რადიომეტრულად გამოთვლილი უძველესი მეტეორიტებისას ემთხვევა: მზე და მისი შემადგენელი სხეულები თითქმის ერთდროულად წარმოიშვა. ეს კიდევ ერთხელ ადასტურებს ამ მეთოდების საიმედოობას.

დაბოლოს, დავუბრუნდები ჟურნალ Science-ის სტატიას, რომლითაც დავიწყე. როგორც უკვე ითქვა, მისმა ავტორებმა გამოთვალეს სამარიუმ-146-ის ნახევარდაშლის პერიოდი და მიიღეს 68 მილიონი წელი, ნაცვლად 103 მილიონისა, რაც აქამდე იყო მიღებული. ეს საკმაოდ დიდი განსხვავებაა. მართალია, ის არ ცვლის მზის სისტემის ასაკს, მაგრამ, როგორც მეცნიერები ამბობენ, მიუთითებს იმაზე, რომ პლანეტების წარმოშობა (მათ შორის, დედამიწისაც), ბევრად უფრო სწრაფად მიმდინარეობდა, ვიდრე მეცნიერები ვარაუდობდნენ. შესაძლოა, სამარიუმის შემცველი უძველესი ქანები, მაგალითად გრენლანდიაში, მზის სისტემის ჩამოყალიბებიდან სულ რაღაც 120 მილიონ წელიწადში შეიქმნა.

 

არჩევნები 2018

ახალი ვიდეო მეტი ვიდეო

ქეთი დევდარიანი

კომენტარები