Jak se odhalí stáří hornin?

15. 01. 2018 8:00:08
Stvořil Zemi Bůh nebo se stvořila jaksi sama od sebe? A jak je vlastně stará? To, že je Bible jen pohádka, se podařilo prokázat pomocí zirkonu, nepatrného krystalu, který hraje roli geologických hodin. (délka blogu 5 min.)

Lidé jsou odjakživa zvědaví. Chtějí vědět, odkud pocházejí, jak vznikl život nebo třeba jak vznikla naše planeta. Není tedy divu, že se odedávna vědci snaží zjistit, jak datovat ten či onen předmět nebo třeba jak zjistit stáří hornin pod našima nohama. Metod, jak určit stáří různých objektů, je hned několik.

Většinounejsou univerzální, ale poskytují nejlepší výsledky jen pro určité časové období. Některé metody se tedy hodí spíše pro určení nedávných jevů nebo pro datování poměrně nových předmětů - jiné se specializují na opravdu staré horniny nebo artefakty.

Zirkonové geologické hodiny

Co se týká geologie a určování stáří jednotlivých minerálů - je nejspíš neznámější metodou ta, která využívá vlastností zirkonu.

Zirkon je vlastně malý geologický archiv. Je to jeden z nejstarších minerálů. Na naší planetě se vyskytoval už před 4,4 miliardami let. Není ani příliš vzácný. V zemské kůře se nalézá v podobě krystalů, které jsou většinou menší než 1 mm.

Uvnitř krystalů zirkonu se nachází dvě různé komponenty, zirkonová a silikátová - co je ale daleko zajímavější, je jedna konkrétní příměs, kterou tvoří stopy relativně vzácného prvku - uranu. Právě on se stará o pomyslný tikot zirkonových hodin.

Uran je radioaktivní prvek. Postupně se rozpadá na lehčí prvky. Rozpad končí tvorbou některých z izotopů olova. Datování hornin se tedy zakládá na jednoduché úvaze. Při krystalizaci zirkonu bylo do jeho krystalické mřížky “uzavřeno” určité množství uranu.

Jakmile minerál dostal svou konečnou krystalickou podobu, nemohla se koncentrace uranu v jeho nitru dále měnit - uran v něm zůstal uzavřený. Za vzájemný poměr uranu a olova v minerálu pak byl té doby zodpovědný jen rozpad uranu na lehčí prvky. Uranu v minerálu ubývalo, zatímco některých izotopů olova naopak přibývalo. Poté, co se určí koncentrace uranu a olova, dá se vypočítat stáří krystalu

“Zirkonové hodiny” mohou logicky měřit stáří všech hornin, ve kterých se dají nalézt krystaly zirkonu. Nejlépe funguje metoda u opravdu hodně starých vzorků. Ukázalo se, že nejstarší z pozemských hornin jsou staré 4,4 miliardy let. Naopak mladší horniny se touto metodou dají datovat jen nepřesně. Je to logické. Čím mladší je krystal zirkonu, tím méně uranu se v něm rozpadlo a tím hůře se dá tato změna zjistit.

K čemu je to všechno dobré?

Datování hornin pomocí zirkonu pomohlo odhalit nejen nesprávnost teorie, podle které vznikla Země před šesti tisíci let, jak to tvrdí některé náboženské spolky. Podařilo se zjistit skutečné stáří Země - ale také například prehistorické proměny kontinentů.

Dnes už není tajemstvím, že jednotlivé zemské desky po povrchu naší planety prakticky “plavou”. Přitom se také srážejí nebo se rozpadají na menší části.

Místo, kde dnes žijeme, kdysi například přiléhalo k území dnešní severní Afriky.

Nejstarší části kontinentální pevniny se mimochodem nacházejí v Kanadě. Evropa je oproti ní velmi mladá. Zatímco se kanadské horniny datují na stáří kolem 4 miliard let, je hornina v Evropě stará jen asi 0,5 miliardy let.

Svědectví o minulosti minerálu

Uran se ale nehodí jen k určení stáří horniny. V jednotlivých minerálech se s jeho pomocí dá prozkoumat i jeho minulost - konkrétně teplota, kterou musel minerál snášet.

Uran je, jak už jsem zmínila, po krystalizaci minerálu pevně zabudován v jeho krystalické mřížce. Zatímco se uran rozpadá, způsobuje ve struktuře krystalu nepatrné škody a defekty. Tyto škody už dnes umí vědci objevit a prozkoumat je.

Čím víc takových defektů se v krystalu nachází, tím delší dobu musel krystal takové škody “sbírat” - tím starší by měl být.

Vysoká teplota přispívá k regeneraci krystalů. Minerály, které byly delší dobu nahřáty na vyšší teploty, mají “zdravější” a méně narušenou strukturu, ve které se dá nalézt daleko méně škod, způsobených rozpadem radioaktivních jader uranu. Může se dokonce stát, že tyto defekty působením vysoké teploty úplně zmizí - podobně jako když žehlíte kus látky.

Teploty, kterým byl krystal vystaven, se mohou měnit podle toho, v jaké hloubce se nachází. Ve větších hloubkách panuje logicky větší teplo, zatímco blízko povrchu nebo na povrchu samotném je teplota nižší. Škody v krystalických strukturách krystalů jsou u povrchových materiálů zřetelnější.

Vědci mohou následně z poměru izotopů určit skutečné stáří krystalu, zatímco z jeho struktury se dá vyčíst doba, po kterou byl minerál relativně chladný, ponechaný v klidu při normálních teplotách. To znamená, že se dnes dá mimo jiné odhadnout nejen stáří materiálu, ale také doba, po kterou už se minerál nachází v povrchové vrstvě nebo kdy se do ní dostal.

U povrchových minerálů se dá stáří určit i jiným způsobem. Více o něm - v příštím blogu.

Autor: Dana Tenzler | pondělí 15.1.2018 8:00 | karma článku: 24.43 | přečteno: 2209x

Další články blogera

Dana Tenzler

Čokoládoví velikonoční zajíčci

Blíží se Velikonoce. Napadlo vás někdy, odkud se vlastně vzali velikonoční zajíčci a vajíčka z čokolády, kterých jsou před velikonocemi plné obchody? (délka blogu 3 min.)

18.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 19.67 | Přečteno: 285 | Diskuse

Dana Tenzler

První lidé, kteří přišli do Evropy - nové datování hornin

Nedávno proběhla médii zpráva o tom, že lidstvo začalo osídlovat Evropu z východu kontinentu. Jak ale vědci určili stáří vzorků? Na datování pomocí radioaktivních izotopů uhlíku totiž byly moc staré. (délka blogu 5 min.)

14.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 24.60 | Přečteno: 427 | Diskuse

Dana Tenzler

Umělé zatmění Slunce

ESA se chystá vytvořit (s pomocí dvou satelitů) první umělé zatmění Slunce. Nový převratný experiment na oběžné dráze Země. (délka blogu 3 min.)

11.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 18.23 | Přečteno: 266 | Diskuse

Dana Tenzler

Budoucnost života na Zemi (4) - vliv Měsíce

Poslední díl malého seriálu o budoucnosti života na Zemi. Může naši planetu zachránit vliv Měsíce? Shrnutí a statistika počítačových simulací. (délka blogu 3 min.)

6.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 20.91 | Přečteno: 283 | Diskuse

Další články z rubriky Věda

Dana Tenzler

Čokoládoví velikonoční zajíčci

Blíží se Velikonoce. Napadlo vás někdy, odkud se vlastně vzali velikonoční zajíčci a vajíčka z čokolády, kterých jsou před velikonocemi plné obchody? (délka blogu 3 min.)

18.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 19.67 | Přečteno: 285 | Diskuse

Dana Tenzler

První lidé, kteří přišli do Evropy - nové datování hornin

Nedávno proběhla médii zpráva o tom, že lidstvo začalo osídlovat Evropu z východu kontinentu. Jak ale vědci určili stáří vzorků? Na datování pomocí radioaktivních izotopů uhlíku totiž byly moc staré. (délka blogu 5 min.)

14.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 24.60 | Přečteno: 427 | Diskuse

Dana Tenzler

Umělé zatmění Slunce

ESA se chystá vytvořit (s pomocí dvou satelitů) první umělé zatmění Slunce. Nový převratný experiment na oběžné dráze Země. (délka blogu 3 min.)

11.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 18.23 | Přečteno: 266 | Diskuse

Martin Tuma

Matematický mozkolam s váhami

Nepravidelný občasník zaměření na občerstvení mozkových závitů v matematice. Neváhejte to zkusit, třeba v sobě objevíte netušený talent.

8.3.2024 v 12:55 | Karma článku: 10.36 | Přečteno: 493 | Diskuse

Rudolf Pekař

Praotec Ukrajinec? No a co?

Naděje a očekávání vyplývající z vědeckých objevů jsou něčím, co nás jako lidstvo posouvá vpřed. Nedávno objevené nejstarší pravěké lidské osídlení na území Evropy v západní Ukrajině je přesně takovým objevem.

7.3.2024 v 11:45 | Karma článku: 10.12 | Přečteno: 567 | Diskuse
Počet článků 959 Celková karma 20.23 Průměrná čtenost 1290

Zajímám se o přírodní vědy. Píšu o tom, co mě zaujalo při toulkách internetem. Vzhledem k občastým dotazům - ano, skutečně mám vzdělání. Ne, nebudu tu vypisovat všechny svoje tituly, knihy a vědecké práce. Tenhle blog provozuji ve svém volném čase pro radost. 

Pokud vás blog pobaví nebo se v něm dočtete něco zajímavého - je jeho účel splněn. Přijďte si popovídat do diskuze, často je ještě zajímavější než blog sám, díky milým a znalým návštěvníkům. 

Nutný výchovný pohlavek, souhlasí Bouček i Havlová s přerušením projevu na Lvu

Moderátor Libor Bouček ostře zareagoval na kauzu ohledně délky proslovu režisérky Darji Kaščejevové na předávání cen...

Švábi, vši a nevychované děti. Výměna manželek skončila už po pěti dnech

Nová Výměna manželek trvala jen pět dní, přesto přinesla spoustu vyhrocených situací. Martina ze Znojma se pokoušela...

Vyzkoušeli jsme podvod z Aliexpressu. Může vás přijít draho, i po letech

Nakoupili jsme na Aliexpressu a pěkně se spálili. Jednu USB paměť, dvě externí SSD a jeden externí HDD. Ve třech...

Chtěli, abych se vyspala s Baldwinem kvůli jeho výkonu, říká Sharon Stone

Herečka Sharon Stone (66) jmenovala producenta, který jí řekl, aby se vyspala s hercem Williamem Baldwinem (61). Měla...

Konec nadvlády programátorů. Pozic ubývá, na jednu se hlásí stále víc lidí

Premium Ochota firem splnit uchazečům skoro jakýkoli požadavek a velmi nízká konkurence. Tak by se ještě nedávno dala definovat...