Datação radiométrica

Espectrômetro de massas usado para determinar as proporções de isótopos contidos em uma amostra de rocha ígnea.

A datação radiométrica usa as taxas de decaimento de certos átomos radioativos para datar rochas ou artefatos. Geólogos uniformitaristas consideram essa forma de datação como forte evidência de que a Terra tem bilhões de anos. Mas novas pesquisas feitas pelos criacionistas revelaram um grande número de problemas com a datação radiométrica. Em alguns casos, como na datação por carbono-14, a datação radioativa, na verdade, dá forte evidência para uma Terra jovem. Outros métodos, como a datação por potássio-argônio e a datação isocrônica, são baseados em suposições incorretas e são tão inconfiáveis que não são úteis.

Princípios básicos

Muitos átomos (ou elementos) existem como numerosas variedades chamadas isótopos, sendo alguns deles radioativos, o que significa que eles decaem ao longo do tempo perdendo partículas. A datação radiométrica é baseada na taxa de decaimento desses isótopos em isótopos não-radioativos, estáveis. Para datar um objeto, os cientistas medem a quantidade de isótopos pai e isótopos filho em uma amostra, e usam a taxa de decaimento nuclear para determinar sua possível idade.

Por exemplo, na série do ²³⁸U-²⁰⁶Pb, o ²³⁸U é o isótopo pai e os outros são isótopos filho. O ²⁰⁶Pb é o isótopo filho final e o que é analisado na datação radiométrica.

Para calcular a idade da rocha, os geólogos seguem este procedimento:

1. Medem a razão dos isótopos na rocha.
2. Observam a taxa do decaimento radioativo do isótopo pai para o isótopo filho.
3. Calculam o tempo requerido para o isótopo pai produzir todo o isótopo filho observado, de acordo com esta fórmula:

Onde:

• t é a idade do espécime;
• F e P são as quantidades dos isótopos pai e filho atualmente;
• λ é a constante de decaimento para o átomo pai.

No caso especial em que átomos pai e filho estão presentes em igual quantidade, a idade do espécime é a meia-vida do isótopo pai:

Meia-vida (t1/2) é a quantidade de tempo necessária para que a metade dos núcleos em uma amostra radioativa decaia em outro tipo de núcleo.

Suposições

Os vários métodos de datação por isótopos dependem de várias suposições. São elas:

1. Quantidades conhecidas do isótopo filho (usualmente zero) no início.
2. Nenhum ganho ou perda dos isótopos pai ou filho por qualquer outro meio que não o decaimento radioativo (sistema fechado).
3. Uma taxa de decaimento constante.

Desafiando a suposição da composição original

A primeira suposição, de que a quantidade do isótopo filho na rocha original é conhecida, é uma suposição muito fraca em alguns casos. Por exemplo, a datação por K-Ar assume que não havia nenhum argônio na rocha original. Mas se havia argônio na rocha quando ela se formou originalmente, então a idade calculada será muito maior do que a idade real.

Para entender isso, relembre a fórmula acima. Quanto maior a quantidade do isótopo filho, maior a idade aparente.

A proporção de argônio para potássio radioativo na amostra hoje é observável, e a constante de decaimento do potássio é prontamente calculável medindo-se a quantidade de argônio produzido a partir do decaimento de ⁴⁰K após um tempo especificado. Mas a idade da rocha e a proporção de argônio para potássio radioativo na amostra originalmente não são observáveis. Como qualquer estudante de álgebra de primeiro ano logo aprende, uma única equação com duas variáveis desconhecidas não pode ser resolvida. Na verdade, a fórmula acima é simples demais, porque ela assume que a quantidade de isótopo filho era zero no início. A fórmula abaixo é um modelo apropriado que admite a possibilidade de que algum isótopo filho estava presente quando a rocha se formou:

onde F₀ é a quantidade de isótopo filho presente no início. Para simplificar a fórmula, os cientistas geralmente assumem que a rocha ígnea não contém nenhum argônio quando se forma, porque o argônio, sendo um gás nobre, iria escapar da lava em esfriamento.

Essa suposição tem sido repetidamente falseada. Rochas vulcânicas recentes são rotineiramente descobertas contendo argônio nelas quando resfriam. Nesses casos, lavas de uma idade conhecida de não mais do que alguns milhares de anos (e em um caso, de não mais que dez anos) tinham argônio nelas quando se formaram, de forma que a idade da rocha foi calculada pela datação de K-Ar em milhões de anos, mesmo que fosse conhecido que tinham apenas milhares de anos.

Tipos de Datação Radiométrica

• Datação por carbono-14: Usa a taxa de ¹⁴C para ¹²C para determinar a idade de restos biológicos. Contrariamente à crença popular, a datação por carbono-14 fornece evidência sólida para uma Terra jovem.
• Difusão de hélio: Este método de datação, desenvolvido por criacionistas, é baseado na taxa de difusão de hélio a partir de zircões, que dá a muitas rochas uma idade máxima de 6.000 +/- 2.000 anos.
• Datação por urânio-chumbo
• Datação por potássio-argônio: K-Ar dating was used for a long time despite being challenged by creationists for its faulty assumptions and data. It is no longer defended as reliable, even by uniformitarian geologists, because it is entirely dependent on the assumption that igneous rocks never have any argon when they initially cool, and that assumption has been repeatedly demonstrated to be false as igneous rock of known age has been "dating" to ages far older than its actual age, because there was Argon in it when it formed.
• Concordia dating: Concordia dating rests on the same assumptions as K-Ar, namely that there was none of the daughter isotope (in this case Lead) in the sample when it originally cooled. Like the assumption in K-Ar, however, this assumption is also unfalsifiable, making this method equally unreliable.
• Isochron dating: Isochron dating was introduced as an attempted substitute for K-Ar dating, after K-Ar's faulty assumptions were exposed. However, isochron dating bears faulty assumptions of its own. It assumes the homogeneity of the sample when it originally formed, an assumption which is always false in whole rocks, and unfalsifiable in minerals.

Problemas

Criacionistas have responded to this challenge in varying ways and cited numerous problems with radiometric dating. Creationists admit that there is significant evidence of daughter isotopes well in excess of what could be generated by decay at contemporary observed rates within the timescale they contend to be true.

Some have proposed that the errors could be attributable to excess original daughter isotopes (though isochron dating methods minimize this) and accelerated decay caused by external phenomena. While astronomers have found that magnetars emit radiation that could cause bouts of accelerated decay, and that these bouts may be more common than originally thought, the amount of heat produced by the radiation during the short period presents a problem for creationists.

A more common approach is to allow for accelerated nuclear decay during the early portion of terrestrial history, when those elements which decay naturally were buried far below the crust (or far below the waters of the global flood, in some models), therefore dealing with the heat problem. One possibility for the accelerated decay comes with the possibility of variable speed of light. Other theories simply hypothesize that during certain periods of time God sped up the process; these are called singularities in creation science.

In addition to the above methods of dealing with this challenge, creationists have contended a whole raft of problems with both the older and newer methods of radiometric dating. They cite several examples of discordant dates when multiple methods are tried on the same rock, many anecdotes of dating techniques giving obviously wrong data (including some where rock formed after 1900 was dated as being over 3 million years, such as at Mt. Ngauruhoe and Mt. St. Helens. John Woodmorappe claims that discrepancy in data is prevalent, and accuses scientists of throwing out most of the inaccurate results, giving the illusion of accuracy. He also indicates how mixed families of rock can give anomalous isochron readings, some of which would indicate a negative age for certain rocks. His book, The Mythology of Modern Dating Methods, documents approximately 200 quotes by secular geologists indicating problems with the various dating methods.

Séries de Decaimento Comuns

• Samário-Neodímio. (Sm-Nd)
• Rênio-Ósmio (Re-Os)
• Urânio-Chumbo. (U-Pb)
• Rubídio-Estrôncio (Rb-Sr)
• Potássio-Argônio (K-Ar)
• Lutécio-Háfnio (Lu-Hf)
• Carbono-Nitrogênio (¹⁴C-¹⁴N)

Leitura posterior

• Thousands... Not Billions livro de Don DeYoung. 250 páginas em brochura. ISBN 0890514410. 2005
• The Mythology of Modern Dating Methods por John Woodmorappe. 118 páginas em brochura. ISBN 978-0932766571. 1999.