¿Cómo hacen los científicos para determinar la edad de las rocas y de los fósiles?
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Muchas veces me han preguntado cómo puede afirmarse que el mundo ha existido por tantos miles de millones de años, o cómo es que podemos estar seguros de que tales o cuales animales han existido en una época determinada. El público en general no está familiarizado con los métodos e instrumentos que se emplean para determinar fechas, pero si bien sus bases científicas rigurosas son muy complejas, es posible dar una idea general sobre el asunto.
Como siempre, espero que este pequeño esfuerzo de divulgación sea de utilidad para mis lectores.
La segunda parte de este artículo puede leerse aquí.
H.R.
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Anaximandro de Mileto
© www.filosofia.org
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Hasta donde sabemos, fue Anaximandro de Mileto (610 a.C.-546 a.C.) el primero que, estudiando los fósiles encontrados en las montañas, postuló que la Tierra debió alguna vez estar cubierta por el agua y que los todos los seres vivos, incluyendo a los humanos, proceden de ella y de los peces que la habitaban. Por esas y otras ideas, algunos lo consideran el primer científico verdadero y a la vez el primer precursor de las ideas de la evolución. Jenófanes de Colofón (570 a.C.-480 a.C.) propuso posteriormente ideas parecidas. Sin embargo, nadie pensaba todavía en el tiempo necesario para esos cambios y creaciones, al menos desde el punto de vista científico; las únicas cronologías procedían de las religiones y de sus mitos.
Hubo que esperar hasta el siglo XVII para que el danés Nicolaus Steno (1638-1686) notara la conexión entre fósiles y estratos de rocas, lo que hizo que formulara los primeros conceptos estratigráficos, como la “ley de superposición” y el “principio de originalidad horizontal”. En el siglo XVIII el británico William Smith (1769-1839) sugirió que si dos capas de rocas encontradas en lugares muy separados contenían fósiles similares, entonces muy probablemente deberían tener la misma edad, y su sobrino John Phillips, basado en estas ideas, calculó que nuestro planeta tenía unos 96 millones de años de edad.
La discusión entre geólogos, biólogos y físicos continuó durante largo tiempo, y la edad obtenida variaba según los métodos y las disciplinas utilizadas. En 1862 William Thomson, Lord Kelvin (1824-1907), estimando el tiempo necesario para que una bola de roca fundida se enfriara hasta alcanzar la temperatura actual de la Tierra, calculó que nuestro mundo tenía entre 24 y 100 millones de años de edad. Sin embargo, los geólogos pensaban en cifras mayores, y los biólogos evolucionistas como Charles Robert Darwin (1809-1882) creían incluso que incluso una cifra tal como 400 millones de años era demasiado pequeña.
Hubo que esperar hasta el siglo XVII para que el danés Nicolaus Steno (1638-1686) notara la conexión entre fósiles y estratos de rocas, lo que hizo que formulara los primeros conceptos estratigráficos, como la “ley de superposición” y el “principio de originalidad horizontal”. En el siglo XVIII el británico William Smith (1769-1839) sugirió que si dos capas de rocas encontradas en lugares muy separados contenían fósiles similares, entonces muy probablemente deberían tener la misma edad, y su sobrino John Phillips, basado en estas ideas, calculó que nuestro planeta tenía unos 96 millones de años de edad.
La discusión entre geólogos, biólogos y físicos continuó durante largo tiempo, y la edad obtenida variaba según los métodos y las disciplinas utilizadas. En 1862 William Thomson, Lord Kelvin (1824-1907), estimando el tiempo necesario para que una bola de roca fundida se enfriara hasta alcanzar la temperatura actual de la Tierra, calculó que nuestro mundo tenía entre 24 y 100 millones de años de edad. Sin embargo, los geólogos pensaban en cifras mayores, y los biólogos evolucionistas como Charles Robert Darwin (1809-1882) creían incluso que incluso una cifra tal como 400 millones de años era demasiado pequeña.
Desintegración radioactiva
En 1896 el químico francés Antoine Henri Becquerel (1852-1908) descubrió la radiactividad, y en 1908 otros dos investigadores franceses, Marie Skłodowska Curie (1867-1934) y Pierre Curie (1859-1906) descubrieron los elementos polonio y radio. En 1903 Pierre Curie y su colaborador Albert Laborde anunciaron que el radio producía calor suficiente como para fundir su propio peso en hielo en apenas una hora.
En 1896 el químico francés Antoine Henri Becquerel (1852-1908) descubrió la radiactividad, y en 1908 otros dos investigadores franceses, Marie Skłodowska Curie (1867-1934) y Pierre Curie (1859-1906) descubrieron los elementos polonio y radio. En 1903 Pierre Curie y su colaborador Albert Laborde anunciaron que el radio producía calor suficiente como para fundir su propio peso en hielo en apenas una hora.
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Marie Curie
© www.nobelprize.org
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Los geólogos comprendieron rápidamente que la presencia de estos y otros elementos afectaba los cálculos previos sobre el enfriado de la Tierra y por ende de las presunciones del tiempo necesario para que esto sucediera. Varios investigadores encontraron trazas de estos elementos en minerales y en la misma atmósfera, y llegaron a la conclusión de que existían en cantidad suficiente como para mantener caliente al interior de nuestro planeta por largo tiempo.
Los trabajos del neozelandés Ernest Rutherford (1871-1937) y del inglés Frederick Soddy (1877-1956) determinaron que la radioactividad era el resultado de la transmutación espontánea de unos elementos en otros por medio de la emisión de radiación alfa, beta y/o gamma, y de que esta desintegración transcurría a una velocidad distintiva para cada elemento. Esta velocidad o tasa de desintegración se expresa en términos de “vida media” (o, más exactamente, en “período de semi-desintegración”), es decir, el tiempo necesario para que la mitad de la masa de un elemento dado se desintegre para convertirse en otro.
Fuentes utilizadas:
- Age of the Earth - Radiometric Dating - Radiocarbon Dating - Thermoluminescence Dating
- Imagen de Átomo: 123RF
Los trabajos del neozelandés Ernest Rutherford (1871-1937) y del inglés Frederick Soddy (1877-1956) determinaron que la radioactividad era el resultado de la transmutación espontánea de unos elementos en otros por medio de la emisión de radiación alfa, beta y/o gamma, y de que esta desintegración transcurría a una velocidad distintiva para cada elemento. Esta velocidad o tasa de desintegración se expresa en términos de “vida media” (o, más exactamente, en “período de semi-desintegración”), es decir, el tiempo necesario para que la mitad de la masa de un elemento dado se desintegre para convertirse en otro.
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Ernest Rutherford
© Wikimedia
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En 1904, Rutherford sugirió que las partículas alfa emitidas por la desintegración podrían quedar capturadas, en forma de helio, en una roca. En esos momentos, Soddy había determinado la tasa a la cual el radio produce partículas alfa, y Rutherford propuso que podría averiguar la edad de una roca midiendo su concentración de helio. Así lo hizo, y su muestra arrojó una edad de 40 millones de años. Tanto el método utilizado como los cálculos eran incorrectos, pero significaron un primer paso.
El estadounidense Bertram Boltwood (1870-1927) se enfocó en los productos finales de las series de desintegración, y en 1905 sugirió que el plomo era el producto final estable de la desintegración del radio. Ya se sabía que el radio era un producto intermediario de la desintegración del uranio, y Rutherford se le unió en sus estudios.
En 1907 Boltwood publicó sus resultados sobre 26 muestras de rocas, y si bien tenían fallas a causa del desconocimiento exacto sobre la desintegración del torio, eran los mejores obtenidos hasta la fecha. Refinamientos posteriores dieron para sus muestran edades de entre 250 a 1 300 millones de años.
El estadounidense Bertram Boltwood (1870-1927) se enfocó en los productos finales de las series de desintegración, y en 1905 sugirió que el plomo era el producto final estable de la desintegración del radio. Ya se sabía que el radio era un producto intermediario de la desintegración del uranio, y Rutherford se le unió en sus estudios.
En 1907 Boltwood publicó sus resultados sobre 26 muestras de rocas, y si bien tenían fallas a causa del desconocimiento exacto sobre la desintegración del torio, eran los mejores obtenidos hasta la fecha. Refinamientos posteriores dieron para sus muestran edades de entre 250 a 1 300 millones de años.
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Arthur Holmes
© Wikimedia
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Lamentablemente, la comunidad geológica mostró muy poco interés en la datación radioactiva, y los estudios al respecto fueron cesando. Sin embargo, el británico Arthur Holmes (1890-1965) insistió y continuó investigando, y su persistencia comenzó a dar resultados en 1921, cuando en la convención anual de la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia se llegó a un consenso sobre que la edad de la Tierra era de varios miles de millones de años y que la datación radiométrica resultaba creíble.
La evidencia se siguió acumulando, y en 1931 el Consejo Nacional de Investigación de la Academia Nacional de Ciencias de los EE.UU. decidió resolver el asunto designando un comité de investigación. Holmes fue uno de sus miembros, y de hecho redactó buena parte del informe final, en el que se concluía que la datación radiométrica era el único método confiable para la determinación de las escalas geológicas de tiempo.
Hoy en día, el estudio de las rocas de nuestro planeta y de los meteoritos que caen sobre él han establecido que la formación del sistema solar (y de la Tierra) data de hace unos 4 500 millones de años.
Nota: en la segunda parte de este artículo (aquí) veremos con más detalle los diferentes métodos de datación utilizados por los científicos.
La evidencia se siguió acumulando, y en 1931 el Consejo Nacional de Investigación de la Academia Nacional de Ciencias de los EE.UU. decidió resolver el asunto designando un comité de investigación. Holmes fue uno de sus miembros, y de hecho redactó buena parte del informe final, en el que se concluía que la datación radiométrica era el único método confiable para la determinación de las escalas geológicas de tiempo.
Hoy en día, el estudio de las rocas de nuestro planeta y de los meteoritos que caen sobre él han establecido que la formación del sistema solar (y de la Tierra) data de hace unos 4 500 millones de años.
Nota: en la segunda parte de este artículo (aquí) veremos con más detalle los diferentes métodos de datación utilizados por los científicos.
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Las edades de la Tierra
© www.all-creatures.org
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Fuentes utilizadas:
- Age of the Earth - Radiometric Dating - Radiocarbon Dating - Thermoluminescence Dating
- Imagen de Átomo: 123RF
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