Datación Radiométrica
La datación radiométrica mide la desintegración de isótopos radiactivos en rocas o restos orgánicos para calcular una edad absoluta en años.
Definition
La datación radiométrica es una manera de averiguar cuántos años tiene una roca o un fósil: algunos átomos dentro de las rocas se transforman lentamente en otros átomos a una tasa constante, de modo que los científicos cuentan cuántos han cambiado para calcular la edad. El método se basa en la tasa de desintegración constante de un isótopo padre radiactivo hacia un isótopo hijo estable; al medir la proporción entre los átomos padre e hijo y conocer la vida media, los científicos calculan el tiempo transcurrido desde que se formó el material. El carbono-14 (vida media de $5{,}730$ años) data restos orgánicos hasta unos $50{,}000$ años, mientras que el potasio-40 y el uranio-238 datan rocas ígneas de millones a miles de millones de años de antigüedad. La desintegración sigue una cinética de primer orden, $N = N_0 e^{-\lambda t}$, por lo que la edad es $t = \frac{1}{\lambda}\ln\left(1 + \frac{D}{N}\right)$, donde $D$ son los átomos hijos producidos y $\lambda$ es la constante de desintegración. Una datación confiable requiere un sistema cerrado desde la formación y un contenido inicial de isótopo hijo conocido o insignificante; los métodos de isócrona eliminan la suposición del isótopo hijo inicial. Los sistemas incluyen $^{238}U \rightarrow ^{206}Pb$ (vida media de $4.47$ mil millones de años), $^{40}K \rightarrow ^{40}Ar$ ($1.25$ mil millones de años), $^{87}Rb \rightarrow ^{87}Sr$ ($48.8$ mil millones de años), y $^{14}C \rightarrow ^{14}N$ ($5{,}730$ años).
Example
La datación por carbono le indicó a los científicos que un hueso de mamut tenía unos $20{,}000$ años, midiendo cuánto de su carbono radiactivo se había desintegrado. La datación uranio-plomo de cristales de circón en granito da la edad en que se enfrió el magma, y la datación por carbono-14 de carbón vegetal de un campamento nativo americano a lo largo del río Catawba da el momento en que ardió el fuego. La edad de la Tierra de $4.54$ mil millones de años proviene de las proporciones isotópicas de plomo en meteoritos y en los circones terrestres más antiguos. La datación argón-argón de sanidina en la ceniza del límite Cretácico-Paleógeno da $66.0$ millones de años con una precisión mejor que $0.1\%$.
Key Insight
Los átomos radiactivos son como un reloj que comenzó a marcar el tiempo cuando se formó la roca, y los científicos simplemente leen el reloj. La datación radiométrica generalmente data la roca ígnea en lugar del fósil mismo; la edad de un fósil se obtiene datando las capas de ceniza volcánica por encima y por debajo de él. Sistemas de desintegración independientes en la misma roca dan edades concordantes, lo cual es la prueba más sólida del método. Las constantes de desintegración se han comparado entre sí y con observaciones astrofísicas y no han cambiado de manera medible a lo largo de la historia de la Tierra.