التأريخ بالنشاط الإشعاعي - Radioactive Dating
سنة الاكتشاف: 1907م
ما هو هذا الاكتشاف؟
- التأريخ الإشعاعي هو استعمال العناصر المتحللة إشعاعياًً لحساب عُمر الصخور
من هو مكتشف التأريخ الإشعاعي؟
- برترام بولتوود Bertram Boltwood
أهمية اكتشاف التأريخ الإشعاعي:
لا شيء أساسي أكثر من معرفة عمرك أو عمر منزلك أو عمر شجرة في حديقتك. ومن الوجهة العلمية، ينطبق الشيء ذاته على كوكب الأرض وعلى الصخور التي تشكل القشرة الأرضية.
إنشغل العلماء بتقدير عمر الأرض لآلاف السنين. على أية حال، كانت كل هذه التقديرات تتعدى بقليل عتبة الحزر والتخمين، إلى أن جاء بولتوود ليكتشف أول طريقة معتمدة لحساب عُمر الصخور. ونظراً لأن بعض هذه الصخور قديم قدم الأرض، فقد وفر تأريخ عمرها أول تقدير منطقي لعمر کو کبنا.
مكّن اكتشاف بولتوود العلماء من التأريخ لطبقات الصخر المنفصلة ودراسة تاريخ القشرة الأرضية، كما أدى إلى إستحداث تقنيات تقدير العمر للنباتات والوثائق والمجتمعات والمباني القديمة. وأخيراً، أعاد بولتوود لعلم الجيولوجيا إحساسه بالزمن بعد تخليصه من التقديرات الخاطئة لمن سبقه من الباحثين في هذا المضمار.
كيف جاء اكتشاف التأريخ بالنشاط الإشعاعي؟
اكتشف النشاط الإشعاعي من قبل ماري كوري بنهاية القرن التاسع عشر. وفي العام 1902م، اشترك كل من فريدريك سودي Frederick Soddy (مکتشف النظائر لاحقاً) وإرنست رذرفوردª Ernst Rutherford معاً لإكتشاف أن اليورانيوم والثوریوم يتحللان إشعاعياً بسرعة ثابتة (يتطلب الزمن ذاته دوماً لتحلل نصف ما هو موجود أصلاً من الذرات النشطة إشعاعياً في نموذج ما، وهو مايدعی ب -life half أو «عمرالنصف»).
كما واكتشف الرجلان بأن هذين العنصرين المشقين قد إنشطرا (تحللاً إشعاعياً) إلى عناصر أخرى بتسلسل ثابت- أي تفكك دوماً بنفس الطريقة إلى نفس العناصر. فمد البساط إذن لشخص ما ليحزر كيف يستفيد من هذه المعلومة الجديدة.
ولد بيرترام بولتوود Bertram Boltwood عام 1870م في أمهيرست بولاية ماساشوسيتس الأمريكية. درس ثم درّس الفيزياء بجامعة ييل. خلال أحد بحوثه عام 1905م، لاحظ بولتوود دوام وجود مادة الرصاص خلال تحليله لتركيب المعادن المحتوية على اليورانيوم والثوريوم.
ظناًً منه بأهمية هذه الملاحظة، قام بدراسة 43 نموذجاً من المعادن وصفها حسب تقديراها العمرية. كانت كمية الرصاص في هذه النماذج تزداد باضطراد مع تقدم عمر النماذج على العكس تماماً من كمية اليورانيوم التي كانت تقل باستمرار.
استنتج بولتوود بأن التحلل الإشعاعي يقل بتسلسل يبدأ باليورانيوم وينتهي بصنع الرصاص - الخامل إشعاعياً (تحلل اليورانيوم في النهاية إلى رصاص). أعاد بولتوود دراسة نفس العملية مع معادن الثوريوم، فحصل على النتيجة ذاتها.
إفترض بولتوود أن اليورانيوم والثوريوم طالما يتحللان بسرع ثابتة معروفة، فعليه يمكنه الإعتماد على كمية الرصاص وكمية أي من هاتين المادتين المشعتين في نموذج صخري ما لتحديد عمره- بمعنى، كم من الوقت مضى منذ إبتداء عملية التحلل الإشعاعي في الصخرة. في نماذج فحصه، إستعان بولتوود بعداد کایکر لحساب عدد ذرات اليورانيوم المتحللة في الدقيقة الواحدة وكذلك إستعمل مطيافاً كتلياً بدائياً لتقدير الكمية المتبقية لكل عنصر نادر في النموذج الصخري. بمعرفة الكمية المتواجدة حالياً من الرصاص واليورانيوم في النموذج، ومعرفة سرعة تحلل اليورانيوم.
وأخيراً معرفة عمر النصف لذلك النظير المعين لليورانيوم، أصبح بمقدور بولتوود حساب المدة التي استغرقها التحلل الإشعاعي في الصخرة، وبالتالي التوصل إلى عمرها.
في عام 1907م، نشر بولتوود حساباته لأعمار عشرة نماذج معدنية. وفي كل حالة كانت تظهر فيها هذه النماذج قديمة بشكل مدهش، لتخبرنا بأن هذه الصخور (والأرض) أقدم مما تصور العلماء سابقاً بعشرات بل وحتى مئات المرات. قدر بولتوود عمر الأرض بأكثر من 2.2 بليون سنة (أقل من التقدير الحاليª، ولكن أكثر من عشرة أضعاف أي تقدير سابق).
في عام 1947م، أشار الكيميائي الأمريكي ويلارد ليبي Willard Libby إلى إمكانية إستعمال النظير المكتشف حديثاً للكربون، کربون-14، لتقدير عُمر البقايا النباتية والحيوانية بنفس الطريقة التي يستعمل بها اليورانيوم لتقدير عُمر الصخور.
فأرخّت طريقة ليبي في استعمال الكربون - 14لعُمر النسيج النباتي تاريخاً دقيقاً يعود بنا خلفا 45000 سنة، كما واستعملت أيضا في تقدير تواريخ المخطوطات القديمة.
