Все из ничего
Шрифт:
Рис. 14 На этом графике видно, как изменяется количество людей в зале, когда каждый час его покидает каждый десятый. Так же происходит разложение радиоактивных атомов.
И снова, конечно, мы должны знать две вещи: сколько было атомов вначале, и секретное правило, по которому они исчезают. Последнее несложно обнаружить, понаблюдав как быстро разлагаются частицы атома сейчас. Естественно, нам придется поверить, что это секретное правило осталось прежним с самого начала. Мы не знаем
Секретный порядок разложения атомов легче всего определить в момент полураспада, когда распадется половина радиоактивных момент полураспада, когда распадется половина радиоактивных атомов. В нашем примере с залом для бала, диаграмма показывает, что этот момент (или «полжизни») наступает через шесть с половиной часов. То есть к этому времени в зале останется около пятисот человек из тысячи.
Обратите внимание, что атомы, не являющиеся радиоактивными, имеют бесконечно долгий период полураспада. То есть, вышеуказанные периоды не означают, что эти атомы уже просуществовали миллионы лет. Возможно, они возникли вчера, но все равно их период полураспада исчисляется миллионами лет!
Рис. 15 Период полураспада некоторых радиоактивных атомов.
Установление возраста пород по радиоактивности
Чтобы определить возраст горной породы (датировать горную породу) по радиоактивным часам, мы должны сначала найти в ней породу с радиоактивным веществом. Большинство пород его не содержат, поэтому искать нужно внимательно. Во-вторых, мы должны быть уверены в том, что с тех пор как порода сформировалась, радиоактивные атомы утрачивались исключительно в результате радиоактивного распада. То есть не вымывались водой и не испарялись. Это усложняет дело потому, что большинство радиоактивных веществ, таких как: уран, калий 40 легко растворяются в воде. Это одна из причин, по которой невозможно определить возраст осадочных пород по радиоактивным часам. Мельчайшие частицы камня и глины уносятся водой до тех пор, пока не осядут на дно и не образуют осадок, который, уплотняясь, превращается в породу. Пока это произойдет, радиоактивные вещества могут быть легко смыты!
Даже если этого и не произойдет, радиоактивные часы не помогут нам определить время отложения горной породы. Возраст, который мы определим, будет, в первую очередь, возрастом камешков и кусочков глины, находящихся в осадке. Разумеется, возраст этих частичек больше возраста самой горной породы. Только в некоторых отдельных случаях возможно определить возраст осадочной породы по радиоактивным часам, но в большинстве случаев радиоактивность не позволяет узнать возраст горных пород. Поскольку останки ископаемых можно найти только в осадочных горных породах, ясно, что их возраст по радиоактивным часам определить невозможно.
Чтобы обойти эту проблему, геологи считают возраст так называемых «вулканических внедрений». Помните, вулканическая порода — эта та, которая затвердевает после расплавления. Если расплавленный камень выброшен из недр земли, он может пробиться, или внедриться через много слоев осадочных пород, образуя покрывало из вулканической породы, пока она остынет и затвердеет. Рисунок 16 показывает, как это происходит. Мы также можем наблюдать это в наши дни при извержении вулкана, когда расплавленная лава растекается по окрестностям.
Если мы определим возраст вулканической породы покрывающей осадочную, то возраст последней должен быть больше. Определив по радиоактивным часам время образования вулканической породы, мы определяем минимальный возраст находящейся под ней,
Рис. 16 Вулканическое внедрение.
Установление возраста вулканических пород
Насколько точно можем мы измерить возраст вулканической или огненной породы с помощью радиоактивных часов?
Расчеты показывают, что их возраст составляет миллионы лет. Можем ли мы положиться на эти вычисления? Честно говоря — нет.
Я должен пояснить, что сами по себе измерения производятся весьма тщательно высококвалифицированными специалистами, с использованием мощных научных приборов. Это необходимо потому, что требуется выделить несколько радиоактивных атомов из множества обычных атомов. Несмотря на это, я думаю, что мы можем доверять правильности выполнения измерений. Проблемы появляются тогда, когда мы пытаемся высчитать возраст горной породы, то есть сколько времени прошло после ее расплавления.
Вернемся в наш бальный зал. Для того, чтобы вычислить, сколько времени прошло с начала бала, нам необходимо было узнать, сколько человек было в зале в самом начале. Нам также необходимо знать, сколько радиоактивных атомов содержала порода сразу после ее затвердевания. Но мы не можем узнать это наверняка. Мы лишь можем предположить или допустить ответ на вопрос: «Что именно содержалось в породе с самого начала?» Это предположение имеет несколько вариантов, в зависимости от конкретного вида рассматриваемого радиоактивного атома.
Один радиоактивный атом, калий 40, разлагается или переходит в другой вид атома, называемый аргоном. Если бы все атомы аргона, содержащиеся сегодня в горной породе, когда-то были атомами калия 40, то не было бы никаких проблем. Число атомов калия 40 в начале равнялось бы числу атомов, имеющимся сегодня, плюс число, имеющихся атомов аргона.
Проблема, конечно, в том, что мы не можем знать, были ли с самого начала атомы аргона. Датировщики пород допускают или предполагают, что в расплавленной породе аргона не было. А если бы он был, то, конечно, действительный возраст горной породы был бы намного меньше.
Предположение, что атомов аргона в начале не было, может быть и правильным. Но оно может быть и ошибочным. На самом деле, расплавленная порода могла растворить в себе атомы аргона, позаимствовав их из окружающих пород или из воздуха.
Существует несколько других способов датирования вулканических пород. Один очень разумный метод использует различные образцы пород из одной местности для вычисления так называемого «изохронна». Все это слишком сложно, чтобы объяснить в данной книге, но похоже, что этот метод работает, не основываясь на каких- либо предположениях.