segunda-feira, 6 de outubro de 2008

Lição nr. 10

Datação Absoluta


Resumo da Aula

A datação radiométrica constitui o processo mais importante na definição da idade radiométrica, ou absoluta, dos materiais terrestres.

Este processo de datação baseia-se na tendência que certos átomos de determinados elementos químicos evidenciam para emitirem partículas e radiação a partir dos seus núcleos instáveis, emissão essa designada por radioactividade. Devido a esse facto, chamam-se a essas espécies químicas radioisótopos.

Quando um núcleo radioactivo se desintegra (isótopo-pai), os produtos formados podem também ser instáveis, podendo, por isso, desintegrar-se posteriormente. Este processo repete-se até se formar uma espécie química estável (isótopo-filho). Este processo de transformação nuclear é designado decaimento. Por exemplo, o tório, com um número de massa de 232, sofre decaimento radioactivo até se transformar em chumbo, com número de massa de 208.

Conhecendo o tempo necessário para que um elemento instável decaia para um mais estável e avaliando a presença relativa dos dois nas rochas, é possível determinar a sua idade. Note-se que estes cálculos assentam no pressuposto de que a taxa de decaimento permanece constante e de que não houve contaminação ou perda do isótopo-pai ou filho considerados no processo de datação.









Documentos


Com a descoberta da radioactividade, em 1896, pelo francês Henri Becquerel, abriram-se novas portas para se determinar a idade da Terra ou a idade dos fenómenos geológicos.

Um pouco de história


A nossa história do Tempo geológico começa com Charles Darwin.



No período em que redigiu A Origem das Espécies, Darwin começara por pedir a um geólogo uma estimativa da espessura total das rochas sedimentares em Inglaterra, desde a Era Primária ou Paleozóica, o que deu uma soma de cerca de 21 km.




Tentou então calcular quanto tempo decorrera durante a erosão pelo mar de um vale chamado Weald, perto da sua casa de Down, o que lhe deu um valor de 300 milhões de anos só para a Era Terciária. Foi esse valor que publicou na Origem.




Nos primeiros meses, os críticos estiveram demasiado ocupados com as implicações da evolução para se concentrarem na estimativa de Darwin, mas quando o fizeram demonstraram que ele sobrestimara gravemente a taxa de erosão. A partir da terceira edição da Origem, Darwin eliminou qualquer referência ao Weald.




Um dos críticos, o geólogo John Phillips, então presidente da Geological Society, tentou utilizar a taxa de deposição de sedimento (em vez de erosão) para calcular a idade da Terra.
Baseando-se em estimativas da quantidade de sedimento depositada pelo Ganges, e na espessura total de sedimentos acumulados (21 Km) calculada por Darwin, obteve um valor de "apenas" 96 milhões de anos. Era pouco para Darwin, mas em 1860 era aceitável por praticamente toda a gente.

Outro cientista que tentou calcular a idade da Terra especificamente para refutar a teoria evolutiva de Darwin foi o físico escocês William Thomson (1824-1907), pioneiro na termodinâmica, e armado cavaleiro em 1866 após inventar um galvanómetro que facilitou a detecção de sinais eléctricos fracos e permitiu a primeira comunicação transatlântica através de um cabo submarino. Mais tarde, em 1892, Sir William foi agraciado com o título de Barão Kelvin e passou a ser conhecido como Lord Kelvin.

Kelvin utilizou vários métodos para calcular a idade da Terra.

O primeiro, em 1862, foi a partir de uma estimativa da idade do Sol, assumindo que este se formara devido à colisão de meteoritos atraídos pela força gravitacional mútua até gerar calor e atingir o ponto de fusão da rocha.
Desde então o calor do sol era devido à lenta contracção gravitacional da sua enorme massa, o que levava à conclusão de que «o sol provavelmente não iluminou a Terra por mais de 100 milhões de anos, e certamente não o fez durante 500 milhões de anos».




O segundo método de Kelvin, publicado em 1864, foi baseado no arrefecimento da Terra a partir de um estado inicial de fusão - tal como fizera Buffon (naturalista francês), mas com maior conhecimento do modo como o calor se difunde em materiais sólidos. Concluiu que «a consolidação não pode ter tido lugar há menos de 20 milhões de anos, ou teríamos mais calor subterrâneo do que temos, nem há mais de 400 milhões de anos».




Finalmente, o terceiro método foi baseado na forma e na velocidade de rotação da Terra. Sabia-se que a velocidade de rotação está a diminuir lentamente devido à fricção causada pelas marés, e que a Terra não é esférica, mas achatada nos pólos. Calculando a taxa de diminuição da velocidade, e utilizando o grau de achatamento para inferir a velocidade de rotação inicial, quando a Terra solidificara, Kelvin calculou uma idade de cerca de 100 milhões de anos.




Após a morte de Darwin, alguns físicos e o próprio Kelvin reduziram ainda mais a idade da Terra, para cerca de 20 milhões de anos apenas.

Nesta altura os geólogos revoltaram-se.

Em 1896 Becquerel descobriu que sais de urânio emitiam uma radiação invisível que afectava placas fotográficas.

Em 1902 Pierre e Marie Curie isolaram o rádio, um milhão de vezes mais activo do que o urânio, e chamaram às radiações que produzia radioactividade.

Em 1903 Rutherford mostrou que os materiais radioactivos eram radioactivos porque os seus átomos se desintegravam espontaneamente, emitindo radiações e calor.
No mesmo ano, um dos filhos de Darwin, George, professor de astronomia em Cambridge, fez notar que a descoberta da energia contida nos átomos invalidava os cálculos de Kelvin.

Em 1904, após a demonstração de que havia materiais radioactivos em todo o tipo de substâncias da Terra, Rutherford anunciou numa conferência que «A descoberta dos elementos radioactivos... aumenta o limite possível para a duração da vida neste planeta, e permite o tempo reclamado por geólogos e biólogos para o processo da evolução».

Bibliografia

GASPAR, A e outros (2007). Esvolução e Criacionismo. Vila Nova de Famalicão. Quasi Edições.

Escala do Tempo Geológico

Escala de tempo (antes do presente):
1 Ka = 103 (um milhar de) anos;
1 Ma = 106 (um milhão de) anos;
1 Ga = 109 (um bilhão de) anos

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