Datación Radiométrica: Definición, métodos y ejemplos

¿Qué es la datación radiométrica?

La datación radiométrica se define como un método utilizado para establecer la edad de un objeto midiendo la cantidad de radioisótopo que contiene frente al producto de desintegración que contiene. El radioisótopo inestable a veces se denomina isótopo padre y el producto de desintegración se denomina isótopo hijo. La datación radiométrica también se llama datación por radioisótopos o datación radiactiva porque mide los isótopos radiactivos que quedan en el objeto. La datación radiométrica es un método de datación absoluta, lo que significa que los resultados dan la edad exacta de un objeto. En estratigrafía, los geólogos también utilizan la datación relativa. La datación relativa no proporciona una edad exacta de un objeto, pero sí la edad relativa de las capas estratigráficas en comparación con otras capas.

La datación radiométrica se puede utilizar para fechar materiales de origen geológico como rocas y minerales, lo que puede ayudar a determinar la edad de la estructura y las capas estratigráficas y ayudar a establecer la línea de tiempo geológica. La datación radiométrica se puede utilizar para fechar materiales que alguna vez estuvieron vivos, como fósiles y materiales que contienen sustancias biológicas. La datación radiométrica se puede utilizar para datar objetos hechos de madera, lo que tiene valor en las excavaciones arqueológicas. Determinar la edad de las estructuras de madera u objetos utilizados por una civilización puede establecer una línea de tiempo de cuándo las personas pudieron haber vivido allí cuando no quedan otros determinantes biológicos.

¿Cómo funciona la datación radiométrica?

La desintegración radiactiva es un proceso natural que ocurre con elementos inestables, llamados isótopos. Los isótopos de un elemento tienen un número diferente de neutrones pero el mismo número de protones que su elemento respectivo. No todos los isótopos son inestables o radiactivos. Los isótopos radiactivos a veces se desintegran en otros isótopos inestables, antes de desintegrarse en isótopos estables de diferentes elementos.

Entre evaluaciones matemáticas teóricas y observaciones mensurables realizadas por científicos, se han encontrado y calculado tasas fijas a las que se produce la desintegración radiactiva para cada isótopo inestable. La velocidad a la que la mitad de un isótopo radiactivo inestable se desintegra en su producto hijo se conoce como vida media. Como los científicos conocen la vida media de cada isótopo radiactivo, saben cuánto producto de desintegración quedará en su lugar durante un período de tiempo fijo. Cuando se encuentra un objeto y los científicos pueden comparar las cantidades de isótopo radiactivo que quedan en el objeto con la cantidad de isótopo de desintegración en el objeto, pueden calcular la antigüedad del objeto. Cuando se ha cumplido la vida media, queda la mitad del valor inicial del isótopo radiactivo original. Conocer la vida media de un isótopo radiactivo es fundamental para la datación radiométrica.

Métodos de datación radiométrica

La datación isotópica puede ser otro término utilizado para la datación radiométrica. Hay varios radioisótopos que se utilizan para determinar la edad de un objeto. Por tanto, se utilizan varios métodos de datación isotópica. Existe la datación con uranio-plomo, datación con potasio-argón, datación con rubidio-estroncio y datación por radiocarbono.

• La datación con uranio-plomo se utiliza para fechar rocas y minerales que contienen uranio. Dos isótopos inestables diferentes de uranio se desintegran en isótopos estables de plomo a través de una cadena de desintegración alfa y beta.
• La datación con potasio-argón se utiliza para fechar rocas y minerales que contienen potasio. El potasio inestable se desintegra en un isótopo estable de argón mediante la desintegración beta y un proceso de captura de electrones.
• La datación por rubidio-estroncio se utiliza para rocas y minerales que contienen rubidio. El rubidio inestable se desintegra en un isótopo estable de estroncio mediante desintegración beta.
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  La datación por radiocarbono se utiliza para datar objetos que alguna vez estuvieron vivos y que contienen carbono elemental e isotópico en su interior. El carbono-14 se desintegra en nitrógeno-14 mediante la desintegración beta.

Los isótopos radiactivos se desintegran mediante procesos nucleares que emiten partículas beta y alfa. Estos se conocen como desintegración Beta y desintegración Alfa.

• Desintegración beta: un núcleo emite partículas beta. Las partículas beta son electrones (desintegración beta menos). Si hay una cantidad inestable de neutrones, un neutrón se convertirá en un protón, un electrón y un antineutrino. El núcleo repele los electrones y las partículas beta serán emitidas desde el núcleo del isótopo, junto con los antineutrinos.
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  Desintegración alfa: un núcleo emite una partícula alfa o un núcleo de helio-4. Son dos protones y dos neutrones.
• Rayos gamma: la mayoría de los isótopos hijos también emiten rayos gamma, fotones de alta energía que pueden dañar las moléculas y el ADN.

La desintegración radiactiva es un proceso que deja menos isótopo padre y más isótopo hijo en su lugar. La desintegración radiactiva es la forma en que un núcleo inestable pierde su energía a través de procesos radiactivos que liberan radiación.

Datación con uranio y plomo

Las dataciones de uranio-238 a plomo-206 y de uranio-235 a plomo-207 se utilizan para fechar cristales de circón. Otros minerales también pueden incorporar uranio (incluido el uranio radiactivo) en su estructura. Cuando se forman cristales de circón, pueden tener uranio o torio en su estructura pero rechazar el plomo. El plomo que se encuentra en los cristales de circón se forma mediante el proceso de desintegración radiactiva. La radioactividad, así como la formación del propio plomo, dañan la estructura cristalina.

Los científicos utilizan rayos y láseres de alta precisión para medir la información contenida en los cristales. Luego se comparan las cantidades de plomo-206 y plomo-207 y se calculan las edades de los cristales de circón a partir de la vida media del uranio-238 y del uranio-235. La vida media del uranio-238 es de unos 4.500 millones de años y la vida media del uranio-235 es de unos 704 millones de años. Si bien el uranio-238 y el uranio-235 son emisores alfa, los productos hijos de estos procesos que conducen a la formación de plomo-206 y plomo-207 pueden transformarse mediante la desintegración beta. Las proporciones de desintegración de ambos isótopos de uranio-238 y uranio-235 se representan en un gráfico para encontrar la edad del material que se está datando. Esto se llama línea de concordia o diagrama de concordia. Las rocas más antiguas de la Tierra se han datado utilizando el método de datación con uranio-plomo.

Datación potasio-argón

El potasio-40 se descompone en argón-40 y calcio-40. Sin embargo, dado que el calcio-40 es la forma más común de calcio, sólo es útil comparar la abundancia de argón-40 con el isótopo de potasio-40 al calcular la edad del objeto. La desintegración del potasio-40 en argón-40 tiene una vida media de aproximadamente 1.250 millones de años.

El potasio-40 se desintegra en calcio-40 mediante desintegración beta y en argón-40 mediante un proceso llamado captura de electrones. Aquí es cuando un protón en el núcleo capturará un electrón y pasará a ser un neutrón, transformando el elemento. En este proceso, el núcleo también emitirá un neutrino.

Rocas como los feldespatos potásicos, los anfíboles y la arcilla contienen potasio. Sin embargo, a través de la desintegración del potasio-argón, parte del gas radón se escapa cuando la roca aún está fundida y no solidificada. Cuando la roca se solidifica, el argón queda atrapado en la estructura cristalina de la roca. Para medir la cantidad de argón dentro de una muestra, la roca debe fundirse y liberarse el gas radón. Luego, el gas radón se medirá utilizando un espectrómetro de masas, que mide la relación masa-carga de las sustancias dentro de la muestra. El potasio de la muestra se utilizará mediante el método de espectroscopia de absorción. La espectroscopia de absorción muestra un espectro electromagnético representativo con bandas negras. Las bandas negras representan los elementos dentro de la sustancia que absorben esas longitudes de onda electromagnéticas.

Datación rubidio-estroncio

En formaciones rocosas y minerales, el rubidio puede sustituirse, en algunos minerales, en lugar del potasio. Dado que el rubidio-87 se desintegra en estroncio-87. En rocas con una proporción de rubidio-87, estroncio-87 y estroncio estable-86, las rocas se pueden fechar comparando las proporciones de estos isótopos con el elemento estable. El rubidio se puede encontrar en minerales que normalmente se forman y contienen potasio, como la plagioclasa, la hornblenda, el feldespato, la biotita y la moscovita. La vida media del rubidio-87 para desintegrarse mediante emisión beta en estroncio-87 es de 48,8 mil millones de años.

Datación por radiocarbono

¿ Qué es la datación por radiocarbono? La datación por radiocarbono se define como la medición de la edad de un objeto o material determinando su contenido de carbono radiactivo. El carbono es estable en isótopos de carbono-12 y carbono-13. Porque una cantidad estable de Carbono-14 se produce continuamente en la atmósfera a partir de rayos cósmicos (partículas del espacio) y existe una cantidad fija a medida que se produce y se desintegra.

El carbono 14 existe en rocas como la piedra caliza y el dióxido de carbono, así como en el océano. El carbono existe en todos los seres vivos y una forma de vida deja de ingerir carbono cuando muere. El carbono-14 se desintegra mediante desintegración beta en nitrógeno-14 estable. La vida media de este proceso es de sólo 5.730 años. La datación por radiocarbono es única porque puede usarse para datar material orgánico de hace relativamente poco tiempo en la escala de tiempo geológico. Este método se puede utilizar para fechar fósiles, tejidos biológicos, madera, telas e incluso restos humanos.

Ejemplos de datación radiométrica

Los científicos han estudiado el proceso de datación radiométrica y la vida media. Se pueden encontrar ejemplos de objetos y materiales que han sido fechados utilizando estos métodos. Algunos ejemplos son:

• Cristales de circón

Los cristales de circón encontrados en Australia Occidental en la década de 1990 fueron estudiados por científicos y datados radiométricamente. Estos cristales se forman durante el metamorfismo y no sucumben fácilmente a la erosión sedimentaria y los procesos erosivos. Dado que los circones incorporan uranio en sus estructuras cristalinas, son un buen candidato para la datación con uranio-plomo. Utilizando este método, se ha descubierto que los cristales de circón más antiguos de la Tierra tienen entre 4,2 y 4,3 mil millones de años.

• Restos del hombre de hielo

Los restos congelados del Hombre de Hielo fueron encontrados en 1991. Sus restos fueron encontrados en los Alpes de Otzal, cerca de la frontera entre Italia y Austria. Inicialmente se supuso que había fallecido hacía sólo unos 500 años. Otzi, como fue nombrado más tarde, fue datado posteriormente por radiocarbono. El proceso de datación por radiocarbono se llevó a cabo mediante espectrometría de masas. Después de analizar sus herramientas y tejidos biológicos, se consideró que estuvo vivo en algún momento entre el 3350 y el 3100 a.C.

Resumen de la lección

La datación radiométrica es el método utilizado para establecer la edad de materiales geológicos y orgánicos que contienen isótopos radiactivos. También se le puede llamar datación por radioisótopos, datación radiactiva o datación isotópica. La datación radiométrica mide la cantidad de material radiactivo que queda en una muestra y la compara con la cantidad de producto de desintegración. Como los científicos conocen la vida media, la cantidad de tiempo en la que la cantidad se reduce a la mitad de su valor original, se pueden determinar las edades de las muestras. La desintegración radiactiva es el proceso por el cual un núcleo inestable pierde energía y libera radiación.

Los métodos utilizados para la datación radiométrica son la datación con uranio-plomo, la datación con potasio-argón, la datación con rubidio-estroncio y la datación por radiocarbono. En la datación con uranio-plomo, el uranio -238 se desintegra en plomo-206 y el uranio-235 se desintegra en plomo-207. Mientras que la vida media de la datación con uranio-plomo se puede utilizar para datar rocas de miles de millones de años, el carbono-14 tiene una vida media de sólo 5.730 años. En este proceso, el carbono-14 se descompone en nitrógeno-14. La datación por radiocarbono mide el contenido de carbono radiactivo sobrante en un objeto o material. Puede medir la edad de material orgánico, como madera, tejidos biológicos o telas, y puede que no sea bueno para medir la edad geológica de las rocas.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador