سمسون

هنگامی دانشمندان می‌خواهند سن یک سنگ، شهاب‌سنگ یا سیاره را اشکار کنند، فقط به یک عنصر بسنده نمی‌کنند. آن‌ها از چند سیستم رادیومتری متفاوت منفعت گیری می‌کنند، هر کدام همانند یک ساعت جداگانه عمل می‌کند. ترکیب نتایج این ساعت‌ها علتمی‌بشود تاریخ دقیق‌تر و یقین‌تر باشد. در این قسمت چند نمونه از سیستم‌های رادیومتری که برای تعیین سن سنگ‌ها و سیاره‌ها منفعت گیری خواهد شد، معارفه خواهد شد:

۱. سیستم اورانیوم-سرب

سیستم اورانیوم-سرب برای مواد زیاد قدیمی بهترین است. اورانیوم-۲۳۸ به سرب-۲۰۶ و اورانیوم-۲۳۵ به سرب-۲۰۷ تبدیل می‌بشود. نیمه‌عمر هر دو ایزوتوپ میلیاردها سال است. به همین علت، این روش برای سنگ‌ها و شهاب‌سنگ‌های چند میلیارد ساله که متعلق به اغاز منظومه شمسی می باشند، دقیق‌ترین انتخاب است.

۲. سیستم آلومینیوم-۲۶، منیزیم-۲۶

آلومینیوم-۲۶ یک ایزوتوپ رادیواکتیو با نیمه‌عمر نزدیک به ۷۳۰ هزار سال است، یعنی زیاد مختصر نسبت به عمر منظومه شمسی است. هنگامی آلومینیوم-۲۶ در سنگ یا شهاب‌سنگ حاضر بوده، با گذشت زمان به منیزیم-۲۶ تبدیل می‌بشود. به علت مختصر‌بودن نیمه‌عمر، این روش برای سنگ‌ها و شهاب‌سنگ‌هایی مناسب است که در چند میلیون سال نخست شکل‌گیری منظومه شمسی راه اندازی شده‌اند. به زبان ساده، این ساعت برای تاریخ‌گذاری «کودکی منظومه شمسی» عالی است.

۳. سیستم روبیدیوم-۸۷ ، استرانسیم-۸۷

سیستم روبیدیوم-استرانسیم نیمه‌عمر نزدیک به ۴۹ میلیارد سال دارد. این سیستم برای سنگ‌ها و سیاره‌هایی با سن‌های متفاوت و این چنین برای قیاس ترکیب شیمیایی مواد در مناطق گوناگون منظومه مناسب است. به پشتیبانی این ساعت می‌توان فهمید که سنگ‌ها در چه بازه وقتی طویل شکل گرفته‌اند و رابطه وقتی بین سیاره‌ها و شهاب‌سنگ‌ها را بازدید کرد.

هنگامی همه این راه حلها تاریخ شبیهی بدهند، تقریباً یقین می‌شویم که عدد درست است.

با همین راه حلها، قدیمی‌ترین مواد جامد منظومه (در شهاب‌سنگ‌ها) سن ۴٫۵۶۸ میلیارد سال دارند.

زمین و ماه مقداری جوان‌ترند (نزدیک به ۴٫۵۱ میلیارد سال). خورشید به گمان زیادً نزدیک به ۴٫۵۷ میلیارد سال قدمت دارد. به همین علت با دقتی در حد چند میلیون سال، می‌گوییم منظومه شمسی ما ۴٫۶ میلیارد ساله است.

تا چند دهه پیش، همه دانشمندان فکر می‌کردند که نسبت ایزوتوپ‌های اورانیوم (یعنی U-۲۳۵ و U-۲۳۸) در کل منظومه شمسی همیشه یکسان بوده است. برهمین مبنا، تاریخ‌گذاری رادیومتریک انجام می‌شد و عدد نزدیک به ۴٫۵۴ تا ۴٫۵۷ میلیارد سال به‌دست می‌آمد.

اما در نزدیک به ۱۰ سال قبل، دستگاه‌های بسیار دقیق‌تری ساخته شد که توانایی اندازه‌گیری اختلاف‌های زیاد کم را داشتند و یک دفعه نتیجه‌ای غیرمنتظره رقم خورد: برخی از شهاب‌سنگ‌ها نشان دادند که نسبت U-۲۳۵ به U-۲۳۸ دقیقاً برابر با آن چیزی نیست که همیشه فکر می‌کردیم. در برخی مثالها تا ۶ درصد اختلاف دیده شد!

این اختلاف همانند یک زنگ خطر می بود؛ چون اگر نسبت اولیه نادرست فکر شده باشد، همه محاسبات سن هم می‌تواند مقداری نادرست دربیاید. این نوشته حتی برای برخی دانشمندان زمین‌شناسی همانند یک «سیلی علمی» می بود؛ چون دهه‌ها یقین بودند که آن نسبت ثابت است.

بعدها کشف شد که پای عنصر فرد دیگر هم در بین است: کوریوم؛ عنصری زیاد سنگین‌تر از اورانیوم که نیمه‌عمر مختصر‌تری دارد. این عنصر در همان اغاز منظومه شمسی وجود داشته، اما اکنون کاملاً از بین رفته است. در روال واپاشی‌اش، بخشی از آن به U-۲۳۵ تبدیل شده است.

بعد علت این که برخی شهاب‌سنگ‌ها اورانیوم-۲۳۵ بیشتری نسبت به بقیه دارند، همین میراث کوریوم است. یعنی در واقع «ساعت طبیعی» ما یک عقربه مخفی دیگر داشته که تازه فهمید‌اش شده‌ایم!

با در نظر گرفتن نقش کوریوم، محققان توانستند اختلاف‌ها را توضیح دهند و مجدد ساعت رادیومتری را با دقت بالاتر کالیبره کنند. اکنون می‌دانیم که قدیمی‌ترین مواد جامد منظومه دقیقاً ۴٫۵۶۸ میلیارد سال قدمت دارند. مقدار اشتباه به کمتر از ۱ میلیون سال رسیده است، که برای این چنین بازه‌ی عظیمی بسیار دقیق به‌حساب می‌آید.

کشفیات تازه مشخص می کند که علم همیشه قابل بازنگری است. حتی هنگامی یقین هستیم، باز باید با ابزارهای بهتر بازدید کنیم. از نظر دیگر، منظومه شمسی همانند یک آزمایشگاه طبیعی است. عناصر رادیواکتیو منقرض‌شده همانند کوریوم یا آلومینیوم-۲۶ به ما اطلاعاتی خواهند داد که هیچ‌جا روی زمین دیگر در دسترس نیست. این سطح دقت علتمی‌بشود ما بتوانیم جدول وقتی راه اندازی سیارات، برخورد تِیا با زمین، و شکل‌گیری ماه را با وضوح زیاد بیشتری بازسازی کنیم.

• خورشیدبه گفتن اولین عضو منظومه شمسی: نزدیک به ۴٫۵۷ میلیارد سال
• قدیمی‌ترین مواد جامد (شهاب‌سنگ‌ها): نزدیک به ۴٫۵۶۸ میلیارد سال: نشان‌دهنده‌ی اغاز راه اندازی سیارات
• زمین و ماه: نزدیک به ۴٫۵۱ میلیارد سال
• مشتری: به گمان زیادً اولین سیاره‌ای که شکل گرفت، احتمالا در همان ۱ تا ۲ میلیون سال اول