Métodos de Datação Radiométricos

Espectrometria
 de Aceleração de Massa

Nos métodos de datação radiométrica, a quantidade dos elementos químicos analisados é tão pequena, que técnicas como a de Espectrometria de Aceleração de Massa precisam ser utilizadas. No espectrômetro de massa, substâncias são bombardeadas para produzir átomos eletricamente carregados (íons). Estes átomos atravessam um campo magnético que produz uma trajetória diferente, dependendo da massa e da carga elétrica do íon. Assim os isótopos são identificados e as suas quantidades medidas (ilustração ao lado). Dessas medições, duas técnicas distintas podem ser utilizadas para se obter a data da amostra. A primeira é a datação radiométrica simples ou geral, na qual é admitida uma quantidade inicial do elemento-filho na amostra. De forma resumida, a idade de uma amostra pode ser calculada usando-se a seguinte equação:

N_o é a concentração inicial admitida do elemento radioativo, e N é a concentração atual medida no laboratório. t1/2 é a meia-vida do elemento. Outra equação opcional utiliza as concentrações atuais medidas em laboratório tanto do elemento-pai quanto do elemento filho:

D é a concentração do elemento-filho, P a concentração do elemento-pai, medidas no laboratório, e t1/2 é a meia-vida do elemento. Duas pressuposições comprometem esta técnica:

1. Condição inicial: a quantidade admitida de isótopos-filho no momento de formação da rocha é zero (ou então conhecida independentemente, podendo ser assim compensada nos cálculos).
2. Contaminação: nenhuma quantidade de isótopos-pai ou isótopos-filho entrou ou saiu da amostra.

Gráfico do Isochon y = mx + b,
onde m determina a idade da rocha!

Caso uma dessas duas pressuposições não seja verdadeira, a data calculada estará incorreta. Uma segunda técnica foi proposta na década de 60, pelo geólogo Nicolaysen¹, com o intuito de evitar este problema.² Esta técnica é conhecida por isochron e pode ser utilizada quando o elemento-filho possui um isótopo estável, além daquele produzido pela desintegração do elemento-pai. Neste caso, teoricamente, não há necessidade de se pressupor a quantidade inicial do elemento-filho na formação da rocha, pois, no momento da cristalização, a proporção entre o isótopo estável e o isótopo radioativo é independente do elemento-pai. À medida que o tempo avança, as quantidades começam a mudar. Devido a desintegração, a quantidade de isótopos do elemento-pai diminui, e a quantidade de isótopos radioativo do elemento-filho aumenta.
Podemos equacionar estas proporções de numa forma geral:

D é a concentração do isótopo radioativo do elemento-filho e D_o a sua concentração inicial, D_i é a concentração do isótopo estável relativo ao elemento-filho, e P é a concentração do isótopo-pai. O primeiro termo da equação, D/ D_i, representa a quantidade do isótopo radioativo acumulada através do tempo. O terceiro termo da equação, D_o/D_i, representa a quantidade inicial do isótopo radioativo. O segundo termo representa a quantidade acumulada do elemento-pai. O valor m que determina a inclinação da reta da linha reproduzida num gráfico isochron fornece a idade da rocha. As variáveis da equação podem ser facilmente identificadas nos métodos de datação por meio dos elementos da tabela apresentada abaixo. Nela, estão relacionados os elementos dos métodos mais comuns:

Todos os métodos que usam esta técnica admitem que dentre os elementos de formação da rocha existe uma quantidade desconhecida de um isótopo estável e de outro isótopo radioativo do elemento-filho, juntamente com uma quantidade de isótopos do elemento-pai. Eles também admitem que a quantidade do isótopo estável permaneceu constante durante toda a existência da rocha. Para que a técnica funcione, as amostras a serem utilizadas para avaliação da idade devem ter sido retiradas de uma mesma rocha. Várias rochas provenientes de uma mesma origem conhecida também podem ser usadas. No entanto, existem três condições necessárias que devem ser satisfeitas para que o método isochron funcione:

1. Todas as amostras devem possuir a mesma idade.
2. Todas devem possuir a mesma proporção inicial dos isótopos-filho.
3. Deve haver uma ampla variação nas proporções isótopo-pai/ isótopo-filho nas amostras.

Embora o método isochron seja considerado como solução do problema da quantidade inicial dos isótopos-filho numa amostra, ele não está livre de pressuposições e de outros problemas.³ A metodologia de datação radiométrica é uma ciência de grande precisão no que diz respeito às técnicas utilizadas. Obviamente, podem existir problemas com a maneira como uma amostra é tratada (contaminação) e com a interpretação dos resultados (contradições). Mas o problema principal, mais uma vez, são as pressuposições. Para que os cálculos sejam confiáveis, todos os métodos precisam admitir que nada poderia ter ocorrido no passado que produzisse qualquer alteração das quantidades dos elementos estudados e mesmo das constantes utilizadas (como a meia-vida do elemento). Por exemplo, uma anomalia poderia produzir um acúmulo rápido de isótopos-filho, mas isto não produziria uma longa escala de tempo. Assumir que rochas são sistemas completamente fechados por eons de tempo, ainda é algo por ser provado. Não existe nada conhecido pela ciência moderna que esteja num isolamento total. Seria então possível questionar cientificamente as longas eras produzidas pelos métodos de datação radiométrica? Seria possível que as datas atribuídas aos fósseis estejam erradas? Seria possível que as pressuposições que definem a base de funcionamento dos métodos de datação estejam equivocadas? A resposta é sim!

Referências

¹ L. O. Nicolaysen, “Graphic interpretation of discordant age measurements on metamorphic rocks”, Annals of the New York Academy of Sciences, 1961, vol. 91, pages 198-206.

² G. Brent Dalrymple, The Age of the Earth. California: Stanford University Press, 1991, p. 72-74.

³ G. Faure, Principles of Isotope Geology (Second Edition). New York: John Wiley and Sons, 1986, Capítulo 7. Ver também Y. F. Zheng, “Influences of the nature of the initial Rb- Sr system on isochron validity”, Chemical Geology, 80, 1989, pp. 1-16.

[Este artigo está baseado numa parte do Capítulo 6 “A Origem dos Bilhões de Anos: Métodos de Datação” do livro “Como Tudo Começou – Uma Introdução ao Criacionismo”, do Prof. Adaulto Lourenço]