Tem uma dúvida muito frequente entre as pessoas. Como os cientistas sabem que uma rocha ou um mineral tem milhões ou bilhões de anos ? ou como se determina a idade de um fóssil ou uma múmia, por exemplo...!?!?
Ta ai uma boa pergunta. Primeiro temos que entender alguma coisa sobre isótopos radioativos…Calma…!…É fácil de entender.
O que é isótopo ?
Os isótopos são dois átomos do mesmo elemento químico com números de massa (A) diferentes e números atômicos (Z) iguais. A diferença se encontra no número de nêutrons. Ex: O Hidrogênio possui três isótopos estáveis: o prótio, com um próton e nenhum nêutron corresponde a 99,98% de todos os átomos de hidrogênio. O deutério, com um nêutron e o trítio, com dois nêutrons. O que nos interessa são os isótopos radioativos.
A idade das rochas é determinada a partir da análise de elementos químicos instáveis presentes nelas. Tais elementos são assim chamados por passarem por um processo de decaimento radioativo. Isto é, eles liberam partículas permanentemente até que o núcleo atômico se torne mais estável que de início. Durante esse processo, o elemento muda seu número atômico(isótopo), o que faz com que ele se transforme em outro elemento químico. É o caso do urânio (U), que libera partículas até se transformar em chumbo (Pb). Conhecendo a velocidade com que ocorre essa transformação, é possível determinar há quanto tempo o processo está acontecendo em uma determinada rocha.
Sabendo-se disso, obtém-se uma amostra mineral que incorporou apenas o urânio (elemento-pai) na sua formação. Com o passar do tempo, esse elemento decaiu gerando chumbo (elemento-filho). Assim, mede-se a razão atual entre o elemento-pai e o elemento-filho. Quanto menor essa razão, mais antiga é a rocha. Chegamos então à idade absoluta da rocha. Na datação, utiliza-se o conceito de meia-vida, que é o tempo que metade de um elemento precisa para se transformar em outro. No caso do urânio 235, a meia-vida é de, aproximadamente, 700 milhões de anos. Já no urânio 238, são necessários 4,5 bilhões de anos para que metade do elemento se transforme em chumbo. O método urânio-chumbo é o mais utilizado para determinar quantos anos tem uma rocha – e, por sinal, é usado para conhecer a idade da Terra. A mesma metodologia pode ser usada com outros elementos, como o rubídio (Rb), que se transforma em estrôncio (Sr). Foi citado acima o termo “meia-vida”. Para entender a datação das rochas tamos que saber o que é meia-vida de um elemento.
Cada elemento radioativo, seja natural ou obtido artificialmente, se transmuta (se desintegra ou decai) a uma velocidade que lhe é característica. Para se acompanhar a duração (ou a “vida”) de um elemento radioativo foi preciso estabelecer uma forma de comparação. Por exemplo, quanto tempo leva para um elemento radioativo ter sua atividade reduzida à metade da atividade inicial ? Esse tempo foi denominado meia-vida do elemento. Isso quer dizer que, para cada meia-vida que passa, a atividade vai sendo reduzida à metade da anterior, até atingir um valor insignificante, que não permite mais distinguir suas radiações das do meio ambiente.
No site do CENEN tem uma analogia muito legal pra ilustrar o que é meia vida. Vamos ver:
“Uma família de 4 pessoas tinha 4 kg de açúcar para seu consumo normal. Logicamente, a função do açúcar é adoçar o café, o refresco, bolos e sucos. Adoçar é a atividade do açúcar, assim como a emissão de radiação é a atividade dos elementos radioativos.
Por haver falta de açúcar no supermercado, foi preciso fazer um racionamento, até a situação ser normalizada, da seguinte forma: na primeira semana, foram consumidos 2 kg, metade da quantidade inicial, e “conseguiu-se” fazer dois bolos, um pudim, refrescos, sucos, além de adoçar o café da manhã. Na segunda semana, foi consumido 1 kg, metade da quantidade anterior e ¼ da inicial. Aí, já não deu para fazer os bolos. Na terceira semana, só foi possível adoçar os refrescos, sucos e café, com os 500 gramas então existentes.
Procedendo da mesma forma, na décima semana restaram cerca de 4 g de açúcar, que não dariam para adoçar um cafezinho. Essa quantidade de açúcar não faria mais o efeito de adoçar e nem seria percebida. No exemplo citado, a meia-vida do açúcar é de uma semana e, decorridas 10 semanas, praticamente não haveria mais açúcar, ou melhor, a atividade adoçante do açúcar não seria notada. No entanto, se, ao invés de 4 kg, a família tivesse feito um estoque de 200 kg, após 10 meias-vidas, ainda restaria uma quantidade considerável de açúcar. Se o racionamento fosse de sal, a meia-vida do sal seria maior, por que a quantidade de sal que se usa na cozinha é muito menor do que a de açúcar. De fato, leva-se muito mais tempo para gastar 4 kg de sal do que 4kg de açúcar, para uma mesma quantidade de pessoas (consumidores).”
Agora sim, vamos “falar” em datação radiométrica das rochas e minerais:
Quando se fala em datação de rochas temos que entender o que é Idade Relativa e Idade Absoluta.
A idade relativa não nos diz a idade da rocha. Ela nos informar se essa rocha é mais antiga ou mais jovem que outra ou então se ela se formou antes ou depois de um determinado evento geológico. A idade absoluta é aquela que nos diz, com maior ou menor grau de certeza, há quantos milhões ou bilhões de anos a rocha se formou. A idade absoluta pode ser determinada de duas maneiras, pelo conteúdo fossilífero ou pela datação radiométrica, que utiliza a radioatividade natural das rochas.
O método rubídio-estrôncio permite datar rochas muito antigas, inclusive aquelas trazidas da Lua. O método urânio-chumbo é usado principalmente para determinar a idade de minerais isolados, sobretudo cristais de zircão (silicato de zircônio). O método samário-neodímio é muito útil porque pode ser usado mesmo para rochas alteradas e/ou que sofreram metamorfismo, além de servir para rocha de qualquer composição.
Do mesmo modo que as pessoas leva um tempo diferente para crescer, envelhecer e morrer, os elementos radioativos apresentam diferentes velocidades para que a desintegração de seus núcleos ocorra. Alguns transmutam em frações de segundo, outros demoram milhares, milhões e até bilhões de anos.
Como voces podem ver é um tema amplo, é bom sempre pesquisar.
Fontes: http://cienciahoje.uol.com.br
http://www.cnen.gov.br
http://www.alunosonline.com.br
Datação por carbono 14
Na natureza, o elemento carbono se encontra em maior quantidade na sua forma estável, onde os átomos possuem 6 prótons e seis nêutrons…
Esse tipo de carbono é denominado “carbono 12, pois sua massa atômica, dada pela soma de prótons e nêutrons é 12. Todas as criaturas vivas possuem carbono em seus tecidos e além disso encontramos esse elemento em jazidas da carvão e petróleo.
O dióxido de carbono(CO2) é produto da respiração dos seres vivos e resultado da combustão do material orgânico. O dióxido de carbono sobe muito alto na atmosfera e recebe um bombardeamento mais intenso das partículas radioativas que vem do espaço. Quando um átomo de carbono 12 é atingido por uma partícula, ele sofre uma transformação e passa a ter dois neutros a mais. O átomo então se converte no carbono 14. O carbono 14, entretanto, é instável. Depois de um intervalo de tempo indeterminado, este átomo emite uma partícula radioativa e volta a ser o carbono 12.
Não é possível saber com exatidão quando um átomo vai se transformar voltando a ser o carbono 12, mas numa grande quantidade deles, é possível saber quantos em média vão se desintegrar. Assim, tomando uma quantidade grande de carbono 14 os cientistas conseguem dizer, com certeza, que metade deles vai se desintegrar e voltar a ser o carbono 12 em 5000 anos. Dizemos, de um forma mais técnica, que a “meia vida” do carbono 14 é de 5000 anos.
Passando mais 5000 anos a quantidade se reduz a 1/4 do inicial. A quantidade de carbono 14 produzida nas camadas mais altas da atmosfera contrabalança a que se desintegra a todo momento nas camadas mais baixas e esta presente nos tecidos dos seres vivos. Isso quer dizer que na atmosfera e nos tecidos dos seres vivos temos uma quantidade mais ou menos constante de carbono 14. No entanto, quando um ser vivo morre, seus tecidos não trocam mais carbono com o meio ambiente, pois isso era feito pela alimentação e respiração, assim, a partir desse momento, a quantidade de carbono 14 vai se reduzindo pela desintegração. Se medirmos a quantidade de carbono 14 em um material orgânico qualquer que contenha carbono podemos ter com boa precisão uma ideia de sua idade, ou seja, do tempo decorrido a partir do momento em que seu carbono deixou de circular no meio ambiente pelos processos metabólicos dos seres vivos….
Então basta pegar uma amostra da matéria que desejamos determinar a idade e contar as desintegrações que ocorrem por grama de material, isto é feito colocando a amostra numa câmara de ionização.
Outras substâncias se comportam como relógios naturais, que permitem determinar a idade das rochas. É o caso do gás radônio e de alguns elementos radioativos pesados que permitem determinar a idade quando rochas foram formadas na Terra, com precisão que chega a bilhões de anos. É pela análise. da idade dessas rochas que podemos calcular a idade da Terra com boa aproximação.
Assista ao vídeo sobre a datação com o carbono 14
