Det 67 miljoner år gamla Tyrannosaurus rex-skelettet, känt som Sue, visas på Union Station den 7 juni, 2000, i Washington, DC Mark Wilson/Newsmakers/Getty Images När paleontologen Mary Schweitzer hittade mjuk vävnad i en Tyrannosaurus Rex fossil, hennes upptäckt väckte en uppenbar fråga - hur vävnaden kunde ha överlevt så länge? Benet var 68 miljoner år gammalt, och konventionell visdom om fossilisering är att all mjuk vävnad, från blod till hjärnor, bryts ner. Endast hårda delar, som ben och tänder, kan bli fossiler. Men för vissa människor, upptäckten väckte en annan fråga. Hur vet forskare att benen verkligen är 68 miljoner år gamla?
Dagens kunskap om fossila åldrar kommer främst från radiometrisk dejting , även känd som radioaktiv dejting. Radiometrisk dejting förlitar sig på egenskaperna hos isotoper . Dessa är kemiska element, som kol eller uran, som är identiska förutom en nyckelfunktion - antalet neutroner i deras kärna.
Atomer kan ha lika många protoner och neutroner. Om, dock, det finns för många eller för få neutroner, atomen är instabil, och det fäller partiklar tills dess kärnan når ett stabilt tillstånd. Tänk på kärnan som en pyramid av byggstenar. Om du försöker lägga till extra block till sidopyramiden, de får stanna kvar ett tag, men de kommer så småningom att falla bort. Detsamma gäller om du tar ett kvarter från en av pyramidens sidor, gör resten instabil. Så småningom, några av blocken kan falla bort, lämnar en mindre, mer stabil struktur.
Resultatet är som en radioaktiv klocka som tickar iväg när instabila isotoper förfaller till stabila. Du kan inte förutsäga när en specifik instabil atom, eller förälder , kommer att förfalla till en stabil atom, eller dotter . Men du kan förutse hur lång tid det kommer att ta en stor grupp atomer att förfalla. Elementen halveringstid är den tid det tar för hälften av förälderatomerna i ett prov att bli döttrar.
För att läsa tiden på denna radioaktiva klocka, forskare använder en enhet som kallas a masspektrometer för att mäta antalet förälder- och dotteratomer. De förhållande av föräldrar till döttrar kan berätta för forskaren hur gammalt exemplaret är. Ju fler föräldraisotoper det finns - och ju färre dotterisotoper - desto yngre är provet. Halveringstiden för den isotop som mäts avgör hur användbar den är vid datering av mycket gamla prover. När alla föräldrar har blivit döttrar, det finns ingen grund för jämförelse mellan de två isotoperna. Forskare kan inte avgöra om klockan gick ner för några dagar eller miljoner år sedan. Det betyder att isotoper med kort halveringstid inte kommer att fungera hittills med dinosaurieben.
Den korta halveringstiden är bara en del av problemet när man träffar dinosaurieben-forskare måste också hitta tillräckligt med förälder- och dotteratomer för att mäta. Läs vidare för att se vad som krävs för att datera ett fossil och vad vulkanisk aska har att göra med det.
En örn flyger över Grand Canyon i Arizona, 5 april kl. 2007. Du kan se lagren av sedimentärt berg GABRIEL BOUYS/AFP/Getty Images Den mest kända formen av radiometrisk datering är kol-14-datering. Detta är vad arkeologer använder för att bestämma åldern på konstgjorda artefakter. Men kol-14-dejting fungerar inte på dinosaurieben. Halveringstiden för kol-14 är bara 5, 730 år, så kol-14-datering är endast effektiv på prover som är mindre än 50, 000 år gammal. Dinosaurben, å andra sidan, är miljoner år gamla - vissa fossiler är miljarder år gamla. För att bestämma åldern för dessa exemplar, forskare behöver en isotop med en mycket lång halveringstid. Några av de isotoper som används för detta ändamål är uran-238, uran-235 och kalium-40 , var och en har en halveringstid på mer än en miljon år.
Tyvärr, dessa element existerar inte i dinosaurfossilerna själva. Var och en av dem finns vanligtvis i vulkanisk sten, eller sten tillverkad av kyld magma. Fossiler, dock, form i sedimentär berg - sediment täcker snabbt dinosaurens kropp, och sedimentet och benen blir gradvis till sten. Men detta sediment innehåller vanligtvis inte nödvändiga isotoper i mätbara mängder. Fossiler kan inte bildas i den bergiga bergart som vanligtvis innehåller isotoperna. De extrema temperaturerna i magma skulle bara förstöra benen.
Så för att bestämma åldern på sedimentära bergskikt, forskare måste först hitta angränsande lager av jorden som inkluderar magartat berg, såsom vulkanisk aska. Dessa lager är som bokstöd - de ger en början och ett slut på den tid då sedimentär bergart bildades. Genom att använda radiometrisk dejting för att bestämma åldern för magmassa fästen , forskare kan exakt bestämma åldern på de sedimentära skikten mellan dem.
Med hjälp av de grundläggande idéerna inom parentes och radiometrisk dejting, forskare har bestämt åldern på bergskikt över hela världen. Denna information har också hjälpt till att bestämma jordens ålder. Medan de äldsta kända stenarna på jorden är cirka 3,5 miljarder år gamla, forskare har hittat zirkonkristaller som är 4,3 miljarder år gamla [källa:USGS]. Baserat på analysen av dessa prover, forskare uppskattar att jorden själv är cirka 4,5 miljarder år gammal. Dessutom, de äldsta kända månstenarna är 4,5 miljarder år gamla. Eftersom månen och jorden troligen bildades samtidigt, detta stöder den nuvarande idén om jordens ålder.
Du kan lära dig mer om fossiler, dinosaurier, radiometrisk dejting och relaterade ämnen genom att läsa igenom länkarna nedan.
Andra datingmetoderRadiometrisk dejting är inte den enda metoden för att bestämma stenarnas ålder. Andra tekniker inkluderar analys av aminosyror och mätning av förändringar i ett objekts magnetfält. Forskare har också gjort förbättringar av de vanliga radiometriska mätningarna. Till exempel, med hjälp av en laser, forskare kan mäta förälder- och dotteratomer i extremt små mängder materia, gör det möjligt att bestämma åldern för mycket små prover [källa:New Scientist].
Ursprungligen publicerat:15 jan, 2008
