La datazione è il modo per dare una data ai fatti geologici e biologici del passato.

La datazione dei fatti del passato è possibile con la radiometria.

La Radiometria

La Radiometria è possibile, perché esistono gli isotopi instabili che lentamente nel tempo si trasformano in forme atomiche più stabili attraverso il fenomeno del decadimento radioattivo.

La datazione radiometrica è affidabile perché si conosce con precisione il tempo necessario per il decadimento.

Il decadimento è il tempo necessario per cui metà della quantità di isotopo iniziale si trasforma in un altro atomo.

Gli isotopi dell’uranio e del piombo

datazione isotopi dell'uranio e del piombo

Se devo datare le rocce antiche miliardi di anni cerco i rapporti di Uranio e Piombo:

Si cerca l’isotopo 238 dell’uranio che sappiamo impiegare 4,5 miliardi di anni per divenire piombo. Ma non tutto l’ U-238 iniziale si trasforma in piombo ma solo la metà:  quindi dopo 4,5 Ga  troveremo parti uguali di U-238 e Pb-206.

Se in una roccia troviamo una parte di U-238 e una parte di Pb-206 sono passati 4,5 Ga;

dopo altri 4.5 Ga,  cioè dopo 9 Ga,  troviamo 0,5 U-238 e 1,5  Pb-206; 

dopo altri 4.5 Ga,  cioè dopo 13,5 Ga,  troviamo 0,25 U-238 e 1,75  Pb-206.

Gli isotopi del carbonio

la datazione degli isotopi del carbonio

Se  la datazione è inferiore hai 50.000 anni si può far uso  degli isotopi del carbonio.

Per datare il materiale organico come fossili vegetali o animali si usa il carbonio 14.

Il C-14 ha un dimezzamento breve di 5.370 anni.

Qual’è l’origine del carbonio 14 ?

Il C-14 deriva dall’azoto atmosferico. L’azoto ha 7 protoni e 7 neutroni quindi la sua massa è 14.

Nell’alta atmosfera i raggi cosmici bombardano l’azoto N-14, l’azoto perde un protone che si trasforma in un neutrone.

L’atomo da 7 protoni diventa da 6 protoni, cioè l’azoto diventa carbonio, inoltre i 7 neutroni diventano 8, per cui il nuovo atomo di carbonio ha massa 6 + 8 = 14,  è il C-14.

Il C-14  si combina con l’ossigeno per formare l’anidride carbonica CO2.

L’anidride carbonica viene assorbita con la fotosintesi delle piante,  e da queste passa agli animali che si cibano di esse.

L’accumulo di C-14 avviene  finché l’animale si alimenta,  cioè finché l’animale è in vita.  Quando l’animale o  la pianta muoiono  incomincia il decadimento del C-14  in C-12.

Misurando il rapporto tra C-14 e C-12 è possibile determinare l’età del decadimento e quindi del fossile.

Difficoltà del metodo C-14/C-12

Affinchè il calcolo del rapporto C-14/C-12 sia affidabile bisogna essere certi delle quantità di C-14 iniziali.

Il C-14 atmosferico è determinato dall’attività solare e dalla magnetosfera che ci protegge dal vento solare.

Inoltre dalla rivoluzione industriale in poi sono state emesse grandi quantità di anidride carbonica da fonti fossili, cioè molto più vecchie dei 5730 anni del dimezzamento del C-14, pensiamo che il carbone deriva da foreste di felci di 200.000 anni. La CO2 dalla combustione fossile non contiene C-14, quindi diluisce il C-14 presente in atmosfera.

Inoltre dalla bomba di Hiroshima e poi dai tanti esperimenti nucleari all’aria aperta, l’atmosfera si è arricchita di isotipi radioattivi.

Quindi per avere dei dati certi sui fossili recenti bisogna misurare il C-14 presente negli alberi, anello per anello.

Il campione da esaminare preso all’aria aperta può essere facilmente inquinato da carbonio estraneo, per cui le datazioni del C-14 sono affidabili solo per campioni presi sottoterra.

Lo studio degli isotopi delle ossa di animali e umani di 7000 anni fa permette di capire di cosa si nutrivano: carne o pesce.

La Luminescenza stimolata otticamente

La datazione con il carbonio 14 è attendibile fino a 50.000 anni fa. Per datazioni anteriori si usa la luminescenza stimolata otticamente OSL,  che sfruttando i grani di quarzo, rivela l’ultima volta che i fossili vennero esposti al sole.

La Varvometria

La Varvometria è la misurazione dei sedimenti  che si  depositano in coppie chiare e scure,  chiare grossolane e scure fini,  in prossimità dei laghi.

Il conteggio delle varve permette di datare episodi fino a 1,8 milioni di anni fa.

La Dendrometria

La Dendrometria consente di datare l’età delle piante contando gli anelli di accrescimento degli alberi, consente anche di cogliere le condizioni ambientali in cui le piante sono cresciute.

Ogni anno l’albero produce un anello primaverile e uno estivo.

Negli anni  climaticamente favorevoli gli anelli sono più spessi degli anni sfavorevoli,  gli anni sfavorevoli sono freddi o siccitosi,  oppure testimoniano attacchi di malattie o di frane.