Энциклопедия жизни. Продолжительность существования жизни на земле. Закон радиоактивного распада


	Закон радиоактивного распада

Закон радиоактивного распада просто описывает тот экспериментальный факт, что за равные промежутки времени в дочерние продукты превращается постоянная доля имеющихся радиоактивных атомов. Далее мы будем обозначать дочерние продукты общим символом D.

Если принять, что наш образец представлял собой замкнутую систему все время своего существования (т. е. что он не терял и не приобретал никаких атомов материнских или дочерних изотопов или каких-либо промежуточных изотопов - для случая распада урана и тория), то общее число материнских и дочерних атомов можно считать постоянным.

Наш краткий обзор общих принципов радиоактивной датировки, быть может, создаст у читателя впечатление, что эти методы относительно просты и позволяют получать прямые ответы. Однако такое впечатление будет ошибочным. Не говоря уже о том, что для точного измерения ничтожных количеств радиогенных изотопов требуется чрезвычайно сложное оборудование2, приходится учитывать также недостаточную надежность предпосылок, на которых основан этот метод. В частности, это касается допущения, согласно которому данный образец горной породы всегда представлял собой замкнутую систему. Это в особенности относится к свинцовым методам, так как при этом в качестве одного из промежуточных продуктов образуется газообразный элемент- радон, способный диффундировать в породах на протяжении геологических эпох; в результате возраст, определенный описанным методом3, оказывается заниженным. Известно также, что кислые грунтовые воды удаляют из торийсодержащих минералов преимущественно 20SPb, и в результате возраст, определяемый 232Тп - 2С8Рb-методом, оказывается существенно.

1. В случае уран-свинцового и торий-свинцового методов такое упрощение неприемлемо, так как при кристаллизации минералов уже вначале обычно присутствуют различные количества радиогенных изотопов.

2. Элементарные и четкие сведения об устройстве такого оборудования читатель найдет в превосходных обзорах Руттена и Херли.

3. Такого рода утечка может быть довольно интенсивной в некоторых очень древних породах, богатых ураном, в которых из-за сильного внутреннего облучения возникли многочисленные нарушения в структуре кристаллических решеток.

Аргон также медленно улетучивается из некоторых (но не всех) минералов, содержащих калий. Таким образом, для определения абсолютного возраста подходит отнюдь не любой образец руды или изверженной породы.

Критерием того, что данный образец пригоден для проведения определений абсолютного возраста и что полученные результаты достаточно надежны, служит сравнение результатов, полученных на этом образце при помощи двух или более различных изотопных методов. Если результаты сильно расходятся, метод непригоден. В то же время если различные методы дают близкие результаты, то, по-видимому, полученные величины отражают истинный возраст породы, поскольку маловероятно, чтобы разные изотопы исчезали из кристаллической решетки минерала с одинаковой скоростью. Пример такой "согласованности" результатов дает определение возраста образцов биотита, собранных в штате Колорадо. Их возраст, определенный при помощи модифицированного свинцового метода (определялось отношение 207РB/20вРB), составляет 1,7 млрд. лет, что незначительно отличается от величины, полученной при использовании 87Rb - 87Sr-метода (1,65 млрд. лет).

Главное положение, на котором зиждется самая возможность применения обсуждаемых радиоактивных методов для определения абсолютного возраста, сводится к тому, что абсолютные скорости распада различных изотопов оставались постоянными на протяжении геологического времени. Если когда-либо в прошлом скорости распада радиоактивных изотопов заметно отличались от скоростей, наблюдаемых в настоящее время, то вполне очевидно, что наши результаты будут совершенно неправильными. Положение о неизменности скоростей радиоактивного распада является частным случаем более общей "унитарной" доктрины, обсуждавшейся в гл. I. Мы уже отмечали, что фактически единственное более или менее прямое доказательство, подтверждающее правильность этой доктрины, мы получаем для случая радиоактивного распада некоторых изотопов из семейства урана, протекающего с испусканием а-частиц. Речь идет о так называемых плеохроичных ореолах, различимых под микроскопом в некоторых породах, где имеется вкрапленность урановых минералов. Отчетливая выраженность этих ореолов служит свидетельством постоянства физических параметров, связанных с процессом а-распада.