Nueva medida de un isótopo puede alterar la historia de los inicios del Sistema Solar

Artículo publicado por Louise Lerner el 2 de abril de 2012 en Argonne

Los inicios de nuestro Sistema Solar podrían ser un tanto diferentes a lo que anteriormente se pensaba, de acuerdo con una investigación del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de los Estados Unidos publicada en Science. El estudio usó instrumentos más sensibles para encontrar una vida media distinta del samario-146, uno de los isótopos usados para cartografiar la evolución del Sistema Solar.

“Disminuye la cronología de los eventos iniciales en el Sistema Solar, como la formación de planetas, a un lapso de tiempo más corto”, dice el físico de Argonne Michael Paul. “Esto también significa que algunas de las rocas más antiguas de la Tierra se habrían formado incluso antes – hasta 120 millones de años después de la formación del Sistema Solar, en un caso de rocas de Groenlandia”.

Sistema solar © by Almudena Fndez


De acuerdo con la teoría actual, todo lo que hay en nuestro Sistema Solar se formó a partir de polvo estelar hace varios miles de millones de años. Parte de este polvo se creó en gigantescas explosiones de supernovas que suministraron la mayor parte de nuestros elementos pesados. Uno de estos es el isótopo samario-146.

El samario-146, o Sm-146, es inestable y ocasionalmente emite partículas, que cambian el átomo a un elemento distinto. Usando la misma técnica que en la datación por radiocarbono, los científicos pueden calcular cuánto tiempo ha pasado desde que se creó el Sm-146. Dado que el Sm-146 se desintegra de forma extremadamente lenta – del orden de millones de años – muchos modelos lo usan para ayudar en la determinación de la edad del Sistema Solar.

El número de años que se necesita para que un isótopo baje a la mitad de su cantidad es lo que se conoce como vida media. Dado que el Sm-146 emite partículas muy raramente, se necesita un instrumento muy sofisticado para medir su vida media.

El sistema ATLAS es una instalación nacional de usuario del Departamento de Energía para el estudio de la estructura nuclear y astrofísica, y sólo es un instrumento. “Es fácil para ATLAS, usado como espectrómetro de masas, captar uno de los átomos de Sm-146 entre decenas de miles de millones de átomos”, dice el físico Richard Pardo, que dirige la instalación y participó en el estudio.

Recontando los átomos de Sm-146 con ATLAS y rastreando las partículas que emite la muestra, el equipo llegó a un nuevo cálculo de su vida media: apenas 68 millones de años.

Esto es significativamente menor que el valor anteriormente usado de 103 millones de años.

El nuevo valor tapa algunos huecos en el conocimiento actual, de acuerdo con Paul. “La nueva escala temporal ahora encaja con una precisa y reciente datación realizada sobre una roca lunar, y concuerda mejor con las fechas obtenidas con otros cronómetros”, apunta Paul.

El estudio, “A Shorter 146Sm Half-Life Measured and Implications for146Sm-142Nd Chronology in the Solar System”, se publica en Science. Los científicos de Argonne Catherine Deibel, Brad DiGiovine, John Greene, Dale Henderson, Cheng-Lie Jiang, Scott Marley, K. Ernst Rehm, Robert Scott, y Richard Vondrasek también participaron en el mismo.


Autor: Louise Lerner
Fecha Original: 2 de abril de 2012
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Comments (9)

  1. Información Bitacoras.com…

    Valora en Bitacoras.com: Artículo publicado por Louise Lerner el 2 de abril de 2012 en Argonne Los inicios de nuestro Sistema Solar podrían ser un tanto diferentes a lo que anteriormente se pensaba, de acuerdo con una investigación del Laboratorio……

  2. El trabajo que aquí describen es interesante y, aunque adolezca (según creo) de poca proifundidad y hace un vuelo rasante sobre el tema central que lo inspiró, resulta bastante esclarecedor en la medida en que debe ser valorado teniendo en cuenta los medios de que disponemos para llevar a cabo estas investigaciones.

    Podría ser que esos nuevos valores incluso sean “reales”, ya que, sobre el tema, cada vez se dice una cosa diferente. Lo que mejor tenemos datado (según parece) son las rocas más antiguas del planeta Tierra que son del Arcaico. Los minelrales más antiguos se encuentran en rocas sedimentarias como clastos y tienen 4.000 millones de años (el mineral Zircon). Hay rocas en Groenlandia que tienen unos 3.850 millones de años.

    Es curioso como nuestra imaginación ha ido creando parcelas del saber para desvelar misterios bien guardados por la Naturaleza, y, uno de ellos es el tiempo de las cosas muy antiguas y fósiles del pasado profundamente enterrados a los que tenemos que buscar sus fechas de nacimiento.

    Los radioisótopos son átomos inherentemente inestables que se desintegran espontáneamente en elementos descendientes estables con tasas que pueden medirse con precisión en el laboratorio. Por tanto, si determinamos la cantidad de isótopo radiactivo progenitor que ha desaparecido del mineral con el tiempo, o la cantidad de isótopo descendiente que se ha acumulado, podemos calcular la edad del mineral. Curiosamente, lo que se mantiene constante en la desintegración radiactiva es la proporción de radioisótopo que se desintegra en un intervalo de tiempo determinado, y no el número de átomos que se desintegran. Por tanto, a medida que disminuye con el tiempo la abundancia de un isótopo radiactivo en un mineral, la tasa absoluta de desaparición del elemento también disminuye. El ritmo de desintegración de un isótopo radiactivo se denomina vida media, y se define como el tiempo necesario para que la mitad del radioisótopo de un material se desintegre en otro elemento.

    El sistema de datación radiométrica más conocido es el proporcionado por el ¹⁴C, o Carbono 14, un isótopo raro del Carbono que se produce de forma natural por acción de los rayos cósmicos y antropogénicamente por bombas nucleares. Se desintegra en Nitrógeno (¹⁴N) con una vida media de 5.730 años. Como el ¹⁴C es tan poco común (menos de uno de cada mil átomos de Carbono) y su vida media es tan corta, la Datación con radio carbono queda limitada a los últimos cien mil años, aproximadamente.

    En los materiales más antiguos simplemente no queda suficiente ¹⁴C para que pueda medirse con precisión. Por consiguiente, el ¹⁴C proporciona una herramienta de datación valiosa para egiptólogos o para paleontólogos interesados en mamuts lanudos, pero no sirve para desentrañar la historia profunda de la Tierra y menos del sistema Solar.

    Para datar sucesos más lejanos y arcaicos necesitamos un reloj más importante: un radioisótopo cuya vida media se mide en muchos millones de años, incluso miles de millones de años. El Potasio 40 (⁴⁰K) se identificó inicialmente como un candidato prometedor para la geocronología. Este isótopo inestable se desintegra formando o bien Calcio (⁴⁰ Ca), que desafortunadamente no puede distinguirse de los iones de calcio ya presentes en el mineral, o bien Argón (⁴⁰ Ar), que si puede distinguirse.

    La vida media del ⁴⁰K es de 1.250 millones de años. Además el Potasio es abundante y está ampliamente distribuido en los minerales que forman las rocas: está presente en los feldespatos que tiñen de rosa los granitos, en los minerales microscópicos de las cenizas volcánicas y en arcillas que se forman durante la meteorización.

    Pese a todas sus ventajas, el cronómetro de Potasio-Argón no es muy utilizado por los geólogos interesados en la Tierra antigua. El ⁴⁰K se comporta como un reloj, pero los procesos tectónicos y metamórficos se comportan como niños deseosos de juguetear con sus agujas.

    Lo que realmente necesitamos para datar las rocas muy antiguas es un sistema que funcione como las “cajas negras” de los aviones: un isótopo que no se pierda fácilmente de un mineral, y un mineral que no se altere fácilmente. Si los científicos han elegido en esta ocasión el samario-146, sus razones tendrán.

    Los circones, unos minerales que contienen uranio y se encuentran en los granitos y otras rocas ígneas, son las cajas negras de la geología precámbrica. De hecho, el uranio enlazado a los a los cristales de circón en el momento de su formación nos proporciona dos cronómetros fiables: el ³²⁸U se desintegra en Plomo 206 (²⁰⁶ Pb) con una vida media de más de 4.500 millones de años (la edad de la Tierra), mientras que el isótopo ²³⁵U, menos abundante, se desintegra en ²⁰⁷ Pb con una vida media de algo más de 600 millones de años. Esta peculiaridad nos permite verificar por dos métodos las edades medidas: si los dos relojes dan una edad distinta es que el circón ha sufrido alguna alteración.

    Si el circón tiene algún problema, es que es demasiado inalterable. A diferencia de otros muchos minerales, los circones pueden completar el ciclo completo de rocas –desde la cristalización en una roca ígnea hasta el metamorfismo y posterior erosión hasta formar partículas de sedimento-, sin perder un ápice de su integridad química. Tanto es así que durante su ascenso a través de la corteza de la Tierra, el magma puede arrancar circones de rocas adyacentes, incorporando minerales (y por tanto, relojes) más antiguos en rocas más recientes. Además, los circones pueden crecer durante cada tránsito por el interior de la Tierra; los circones arcaicos (anterior al Proterozoico) pueden presentar hasta media docena de capas alrededor de un núcleo central, cada una de las cuales es el producto de la acreción durante un evento geológico específico.

    Bueno, sólo quería dejar aquí un comentario sencillo que aclarara, de alguna manera, el tema de la Datación que nos puede hablar del tiempo de determinadas rocas y de fósiles allí presentes que nos hablan de la vida primigenia en nuestro planeta desde hace miles de millones de años, y, en el caso que nos ocupa, además, se refieren al Sistema Solar mucho más antiguo que la Tierra.

  3. Jerónimo

    Señor Emilio Silvera, no se muera usted nunca.
    Si los artículos del señor Kanijo, de por sí son un buen reclamo para los que nos gusta la ciencia, sus aportaciones son igualmente apreciadas. Un cordial saludo a los dos, el señor Kanijo y usted.

    • Amigo mío:

      Me ha hecho reir, ya que, mi esposa, me dice exactamente lo mismo. Claro que, lo difícil será poder cumplir vuestro deseo, ya sabeis…La vida está limitada, cada una, a su tiempo. De todas las maneras, lo mejor será aprovechar el tiempo mientras dure.

      Por lo demás, el único mérito del lugar es el del Eñor Kanijo que, con maestría, nos trae cada día temas de inmenso valor que nos proporciona la oportunidad de comentar y, cada cual, aporta lo suyo de lo que yo, por cierto, aprendo mucho.

      Un saludo cordial.

  4. [...] Ciencias de la Tierra. Puedes seguir cualquier respuesta a esta entrada a través del feed RSS 2.0. Puedes dejar una respuesta, o trackback desde tu propio sitio web. [...]

  5. Chapu

    Emilio for President!!!

  6. ¡Hola, querido amigo!

    Como de costumbre, eres generoso conmigo, tu amistad te traiciona.

    También a mí me ocurre contigo, tan buena persona y ser humano.

    Un abrazo.

  7. Excelente artìculo y con esa entrada del señor Emilio, mucho màs, es como si estuviera en una conferencia de radioisotopos, en donde se pretende datar no solo el sistema solar, sino algo màs allà, es como una màquina del tiempo.
    Gracias Emilio por esa gran enciclopedia del conocimiento de la era geològica de la tierra.

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