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La curiosa connessione tra uranio e piombo: cosa rivela questa tecnica sulle origini della Terra?
La datazione uranio-piombo è una tecnica di datazione radioattiva antica e sofisticata, di grande importanza in geologia e archeologia. Questo metodo può determinare con precisione l'età di rocce con un'età compresa tra un milione di anni e oltre 4,5 miliardi di anni, in genere con un'accuratezza compresa tra lo 0,1 e l'1%. Il metodo di datazione uranio-piombo è più comunemente applicato allo zircone, un minerale che assorbe uranio e torio durante la sua formazione, ma respinge fortemente il piombo. Ciò significa che nei cristalli di zircone appena formati non c'è piombo e che l'eventuale piombo presente viene generato radioattivamente. Pertanto, misurando il rapporto tra piombo e uranio, è possibile determinare in modo affidabile l'età degli zirconi.
L'uranio decade in piombo attraverso due diverse catene di decadimento: 238U decade in 206Pb e 235U decade in 207Pb.
Percorsi di decadimento
L'uranio viene convertito in piombo attraverso una serie di decadimenti alfa e beta, con 238U e i suoi nuclidi figli che subiscono un totale di otto decadimenti alfa e sei decadimenti beta, mentre 235U e i suoi nuclidi figli subiscono solo sette decadimenti alfa e quattro decadimenti beta. Decadimento sub-beta. L'esistenza di due percorsi di decadimento "paralleli" uranio-piombo consente molteplici possibili tecniche di datazione nell'intero sistema U-Pb.
Usi della mineralogia
Sebbene lo zircone (ZrSiO4) sia il minerale più comunemente utilizzato, per la datazione uranio-piombo possono essere impiegati anche altri minerali, come la monotactinite, la titanite e la baddeleyite. Allo stesso tempo, alcuni minerali carbonatici comuni, come la calcite e l'aragonite, possono essere datati utilizzando la tecnologia di datazione uranio-piombo quando non è possibile ottenere cristalli contenenti uranio e torio. Sebbene le età di questi minerali siano generalmente meno precise di quelle dei minerali magmatici e metamorfici tradizionalmente utilizzati per la datazione, sono più comuni nei registri geologici.
Meccanismi di danno da radiazioni
Durante il processo di decadimento alfa, i cristalli di zircone subiscono danni da radiazioni localizzati principalmente attorno agli isotopi di origine (uranio e torio). Questi danni sposteranno l'isotopo figlio (piombo) dalla sua posizione originale nel reticolo dello zircone. Quando la concentrazione dell'isotopo originario è elevata, il danno al reticolo cristallino può essere piuttosto grave e spesso si collega a una rete di danni da radiazioni, aggravando ulteriormente la distruzione all'interno del cristallo. Il restringimento e le microfratture causati dalle radiazioni possono portare alla lisciviazione degli isotopi di piombo.
Calcolo dell'età
In assenza di perdita o guadagno di piombo esterno, l'età degli zirconi può essere calcolata ipotizzando il decadimento esponenziale dell'uranio. Questo calcolo ignora il piombo prodotto nella radiazione di fondo e si basa solo sul tasso di decadimento dell'uranio. Se una serie di campioni di zircone perdesse quantità diverse di piombo, si formerebbe una linea di collegamento non uniforme. Questa incoerenza rappresenta una sfida per determinare l'età di ciascun sistema di decadimento.
Clair Cameron Patterson, un geochimico americano pioniere del metodo di datazione radiometrica uranio-piombo, nel 1956 stimò per primo l'età della Terra in 4,55 miliardi di anni, una cifra che rimane incontestata fino a oggi.
La storia e il futuro della Terra
La nostra comprensione dell'età della Terra ha tratto vantaggio dallo sviluppo della datazione uranio-piombo. Ma con il progresso della tecnologia, potremo avvicinarci alla scoperta dei meravigliosi segreti della Terra o di altri pianeti?
