چگونه سنِ زمین و منظومه شمسی را تعیین میکنیم؟
معتبرترین شیوه برای اندازهگیریِ سنِ یک سنگ عبارت است از تاریخگذاری پرتوسنجشی (radiometric dating) که مبتنی بر اندازهگیریِ دقیقِ سهمِ اتمهای گوناگون در سنگ است. مبنای این شیوه آن است که برخی اتمها با زمان دچار تغییر میشوند، بهگونهای که میتوانیم مشخص کنیم چه مدت این اتمها درون ساختار جامد سنگ قرار داشتهاند.
ایزوتوپ و واپاشیِ پرتوزایشی
شاید از دورۀ مدرسه به یاد دارید که مشخصۀ هر عنصر شیمیایی، تعداد پروتونهایی است که در هستۀ آن وجود دارد. تفاوتِ ایزوتوپهای یک عنصر، تنها در تعداد نوترون است. برای مثال، هر اتمی که شش پروتون در هستۀ خود دارد،؛ اتم کربن است، اما کربن دارای سه ایزوتوپ است: کربن12، که علاوه بر شش پروتون، 6 نوترون نیز دارد؛ کربن13، که علاوه بر شش پروتون، 7 نوترون دارد؛ و کربن14، که دارای 8 نوترون است.
بیشترِ اتمها و کربنهایی که در زندگی روزمره با آنها برخورد داریم، پایدارند، به این معنی که هستۀ آنها همواره بدون تغییر باقی میماند. برای مثال، بیشترِ کربنِ موجود در بدن ما کربن12 است، که پایدار میباشد. اما برخی ایزوتوپها ناپایدارند، به این معنی که هستۀ آنها در معرضِ تغییر خودبهخود، یا واپاشی است؛ مثلاً تجزیه میشوند یا اینکه یک پروتون به نوترون تبدیل میگردد. میگوییم این هستههای ناپایدار، پرتوزا (radioactive)هستند. کربن14 نمونهای از یک ایزوتوپ پرتوزا است، زیرا با تغییرِ خودبهخود به نیتروژن14 تبدیل میشود.
نرخِ واپاشی پرتوزایشی همواره برای یک ایزوتوپِ پرتوزای بهخصوص، ثابت است، و دانشمندان میتوانند این نرخ را در آزمایشگاه اندازه بگیرند. معمولاً برای بیان نرخ واپاشیِ یک عنصر از نیمهعمرِ آن استفاده میکنیم که عبارت است از زمان لازم برای آنکه نیمی از هستههای آن دچار واپاشی شوند. به این نکته توجه کنید که اندازهگیریِ نرخ واپاشی و تعیین نیمهعمرِ یک ایزوتوپ در آزمایشگاه، تنها چند ماه تا چند سال طول میکشد، هرچند خودِ نیمهعمر، میلیاردها سال باشد. نیمهعمر کربن14 حدود 5700 سال است، که آن را به ایزوتوپی سودمند برای باستانشناسانی تبدیل میکند که در تلاشاند تا قدمت سکونتگاههای انسانهای باستانی را تعیین نمایند، اما این نیمهعمر برای تاریخگذاریِ سنگهایی با قدمت میلیونها یا میلیاردها سال، بیشازحد کوتاه است. البته نیمهعمرِ بیشتر ایزوتوپها بسیار طولانیتر از این است.
کتاب «آشنایی با نجوم»، صفحه 94
بنام آفریدگار بی همتا