आइसोटोपिक डेटिंग के बारे में: योलस्टिक्स फॉर जियोलॉजिकल टाइम

का काम भूवैज्ञानिकों पृथ्वी के इतिहास की सच्ची कहानी को बताना है - और अधिक सटीक रूप से, पृथ्वी के इतिहास की एक कहानी जो कभी कठिन होती है। सौ साल पहले, हमें कहानी की लंबाई के बारे में बहुत कम जानकारी थी- हमारे पास समय के लिए कोई अच्छा संकेत नहीं था। आज, आइसोटोपिक डेटिंग विधियों की मदद से, हम चट्टानों का युग लगभग निर्धारित कर सकते हैं और साथ ही साथ हम स्वयं चट्टानों को मैप करते हैं। उसके लिए, हम रेडियोधर्मिता का शुक्रिया अदा कर सकते हैं, जिसे पिछली सदी के मोड़ पर खोजा गया था।

एक सौ साल पहले, चट्टानों की उम्र और पृथ्वी की उम्र के बारे में हमारे विचार अस्पष्ट थे। लेकिन जाहिर है, चट्टानें बहुत पुरानी चीजें हैं। चट्टानों की संख्या को देखते हुए, साथ ही उन्हें बनाने वाली प्रक्रियाओं की अगोचर दर, कटाव, दफन, आदि जीवाश्मीकरण, उत्थान - भूगर्भिक रिकॉर्ड को लाखों वर्षों के अनकहे का प्रतिनिधित्व करना चाहिए। यह वह अंतर्दृष्टि है, जिसे पहली बार 1785 में व्यक्त किया गया था, जिसने जेम्स हटन को भूविज्ञान का पिता बनाया था।

तो हमें पता था "गहरा समय, "लेकिन इसकी खोज करना निराशाजनक था। सौ से अधिक वर्षों के लिए अपने इतिहास को व्यवस्थित करने का सबसे अच्छा तरीका जीवाश्म या बायोस्ट्रेटिग्राफी का उपयोग था। यह केवल तलछटी चट्टानों के लिए काम करता था और उनमें से कुछ ही। Precambrian उम्र के चट्टानों में जीवाश्मों के केवल सबसे दुर्लभ वारिस थे। कोई भी नहीं जानता था कि पृथ्वी का इतिहास कितना अज्ञात था! हमें इसे मापने के लिए अधिक सटीक उपकरण, किसी प्रकार की घड़ी की आवश्यकता थी।

1896 में, हेनरी बेकरेल की रेडियोधर्मिता की आकस्मिक खोज से पता चला कि क्या संभव हो सकता है। हमने पाया कि कुछ तत्व रेडियोधर्मी क्षय से गुजरते हैं, ऊर्जा और कणों के फटने के कारण अनायास दूसरे प्रकार के परमाणु में बदल जाते हैं। यह प्रक्रिया एक समान दर पर होती है, एक घड़ी की तरह स्थिर होती है, जो सामान्य तापमान या साधारण रसायन विज्ञान से अप्रभावित होती है।

डेटिंग विधि के रूप में रेडियोधर्मी क्षय का उपयोग करने का सिद्धांत सरल है। इस सादृश्य पर विचार करें: जलती लकड़ी का कोयला से भरा एक बारबेक्यू ग्रिल। लकड़ी का कोयला एक ज्ञात दर पर जलता है, और यदि आप मापते हैं कि लकड़ी का कोयला कितना बचा है और कितना राख बन गया है, तो आप बता सकते हैं कि ग्रिल को कितनी देर पहले जलाया गया था।

ग्रिल की रोशनी के बराबर भूगर्भीय वह समय है जिस पर एक खनिज अनाज जम जाता है, चाहे वह प्राचीन ग्रेनाइट में बहुत पहले हो या आज ताजा लावा प्रवाह में हो। ठोस खनिज अनाज जाल रेडियोधर्मी परमाणु और उनके क्षय उत्पाद, सटीक परिणाम सुनिश्चित करने में मदद करते हैं।

रेडियोधर्मिता की खोज के तुरंत बाद, प्रयोगकर्ताओं ने चट्टानों की कुछ परीक्षण तिथियां प्रकाशित कीं। यह महसूस करते हुए कि यूरेनियम का क्षय हीलियम का उत्पादन करता है, 1905 में अर्नेस्ट रदरफोर्ड ने इसमें फंसे हीलियम की मात्रा को माप कर यूरेनियम अयस्क के टुकड़े के लिए एक उम्र निर्धारित की। 1907 में बर्ट्राम बोल्टवुड ने कुछ प्राचीन चट्टानों में खनिज मूत्र की आयु का आकलन करने के लिए एक विधि के रूप में, यूरेनियम क्षय के अंत-उत्पाद का उपयोग किया।

परिणाम शानदार थे लेकिन समय से पहले। चट्टानें आश्चर्यजनक रूप से पुरानी प्रतीत हुईं, जिनकी आयु 400 मिलियन से 2 से अधिक थी एक अरब वर्षों। लेकिन उस समय, आइसोटोप के बारे में कोई नहीं जानता था। एक बार समस्थानिकों का पता लगाया गया, 1910 के दशक के दौरान, यह स्पष्ट हो गया कि रेडियोमेट्रिक डेटिंग विधियाँ प्राइम टाइम के लिए तैयार नहीं थीं।

आइसोटोप की खोज के साथ, डेटिंग समस्या वापस एक वर्ग में चली गई। उदाहरण के लिए, यूरेनियम-से-लीड क्षय कैस्केड वास्तव में दो है-यूरेनियम -235 का नेतृत्व करने के लिए 207 और यूरेनियम -238 का नेतृत्व-206 करने के लिए क्षय होता है, लेकिन दूसरी प्रक्रिया लगभग सात गुना धीमी है। (ये बनाता है यूरेनियम-सीसा डेटिंग विशेष रूप से उपयोगी।) अगले दशकों में कुछ 200 अन्य समस्थानिकों की खोज की गई; जो रेडियोधर्मी होते हैं, उनकी प्रयोगशाला प्रयोगशाला प्रयोगों में उनकी क्षय दर निर्धारित होती है।

1940 के दशक तक, उपकरणों में इस मूलभूत ज्ञान और प्रगति ने तारीखों को निर्धारित करना शुरू करना संभव बना दिया, जिसका अर्थ भूवैज्ञानिकों से कुछ है। लेकिन तकनीकें आज भी आगे बढ़ रही हैं, क्योंकि हर कदम आगे बढ़ने के साथ, नए वैज्ञानिक प्रश्नों की मेजबानी की जा सकती है और उत्तर दिए जा सकते हैं।

आइसोटोपिक डेटिंग के दो मुख्य तरीके हैं। एक रेडियोधर्मी परमाणुओं का पता लगाता है और उनका विकिरण करता है। रेडियोकार्बन डेटिंग के अग्रदूतों ने इस पद्धति का उपयोग किया क्योंकि कार्बन -14, कार्बन का रेडियोधर्मी समस्थानिक, बहुत सक्रिय है, केवल 5730 वर्षों के आधे जीवन के साथ क्षय होता है। पृष्ठभूमि विकिरण को कम रखने के उद्देश्य से रेडियोधर्मी संदूषण के 1940 के दशक से पहले प्राचीन रेडियोकार्बन प्रयोगशालाओं को भूमिगत सामग्रियों का उपयोग करके भूमिगत बनाया गया था। फिर भी, सटीक परिणाम प्राप्त करने के लिए रोगी की गिनती के सप्ताह लग सकते हैं, विशेष रूप से पुराने नमूनों में जिनमें बहुत कम रेडियोकार्बन परमाणु रहते हैं। यह विधि अभी भी दुर्लभ, अत्यधिक रेडियोधर्मी आइसोटोप जैसे उपयोग के लिए है कार्बन -14 और ट्रिटियम (हाइड्रोजन -3)।

भूगर्भीय ब्याज की अधिकांश क्षय प्रक्रियाएं क्षय-गिनती के तरीकों के लिए बहुत धीमी हैं। दूसरी विधि वास्तव में प्रत्येक आइसोटोप के परमाणुओं की गिनती पर निर्भर करती है, न कि उनमें से कुछ के क्षय की प्रतीक्षा में। यह तरीका कठिन है लेकिन अधिक आशाजनक है। इसमें नमूने तैयार करना और उन्हें एक के माध्यम से चलाना शामिल है मास स्पेक्ट्रोमीटर, जो उन्हें उन सिक्कों की छँटाई मशीनों में से एक के रूप में बड़े करीने से वजन के अनुसार परमाणु द्वारा बहा देता है।

एक उदाहरण के लिए, पर विचार करें पोटेशियम-आर्गन डेटिंग विधि. पोटेशियम के परमाणु तीन समस्थानिकों में आते हैं। पोटेशियम -39 और पोटेशियम -41 स्थिर हैं, लेकिन पोटेशियम -40 क्षय का एक रूप है जो 1,277 मिलियन वर्षों के आधे जीवन के साथ आर्गन -40 में बदल जाता है। इस प्रकार एक पुराना नमूना, पोटेशियम -40 का छोटा प्रतिशत, और आर्गन -36 और आर्गन -38 के सापेक्ष आर्गन -40 का प्रतिशत अधिक होता है। कुछ मिलियन परमाणुओं (केवल माइक्रोग्राम ऑफ रॉक के साथ आसान) की गणना करने से पैदावार काफी अच्छी होती है।

आइसोटोपिक डेटिंग ने पृथ्वी के वास्तविक इतिहास पर हुई प्रगति की पूरी सदी को रेखांकित किया है। और उन अरबों वर्षों में क्या हुआ था? हमारे द्वारा अब तक सुनी गई सभी भूगर्भीय घटनाओं को फिट करने के लिए पर्याप्त समय है। लेकिन इन डेटिंग टूल के साथ, हम गहरे समय की मैपिंग में व्यस्त हैं, और कहानी हर साल अधिक सटीक हो रही है।