Вік Землі та методи датування
Креацентр > Статті > Вік Землі та методи датування > Определение констант распада и периода полураспада радиоизотопов: рубидий-87 (87Rb)

Определение констант распада и периода полураспада радиоизотопов: рубидий-87 (87Rb)

Несмотря на многочисленные попытки в течение последних 60 лет определить период полураспада и константу распада 87Rb, до сих пор нет консенсуса по абсолютным значениям. Даже более точные определения последних 30 лет привели к расхождениям. Определения, основанные на сравнении возрастов минералов земли и горных пород, дают два различных значения полураспада 87Rb и константы распада к значениям с использованием определений, основанных на сравнении возрастов метеоритов и лунных пород. Тем не менее, самые последние прямые подсчеты и экспериментальные определения роста согласуются только с самыми последними определениями, основанными на сравнении возраста RB-Sr земных минералов и горных пород с их «золотым стандартом» U-Pb. Это привело к предложенным значениям полураспада 87Rb и константы распада, которые отличаются от двух значений каждого из ранее отстаиваемых в литературе. Аналогичное расхождение в определении полураспада 176Lu и константы распада было признано в литературе, а также вариации в соотношении 238U/235U, столь критичном для «золотого стандарта» U-Pb, против которого были откалиброваны возрасты Rb-Sr. Поскольку скорость распада 87Rb, таким образом, не была точно определена, метод датирования Rb-Sr, безусловно, не является абсолютным и поэтому не может быть использован для дискредитации шкалы времени младоземельных креационистов. Однако дальнейшие исследования необходимы для изучения любого потенциального значения этого несоответствия в период полураспада и константах распада между земными материалами, метеоритами и лунными породами.

 Введение

Радиоизотопное датирование горных пород и метеоритов является, пожалуй, самым убедительным доказательством старости Земли и Солнечной системы. Абсолютные возрасты, полученные с помощью методов радиоизотопного датирования, создают видимую ауру определенности для заявленных миллионов и миллиардов лет формирования горных пород Земли. Таким образом, как научное сообщество, так и широкая общественность во всем мире (за исключением, возможно, США) по-прежнему убеждены в заявленной великой древности Земли.

В рамках проекта «Радиоизотопы и возраст Земли» (1997-2005 годы) — RATE (Radioisotopes and the Age of The Earth) — был успешно достигнут прогресс в документировании некоторых недостатков методов радиоизотопного датирования и, в частности, в демонстрации того, что темпы распада радиоизотопов, возможно, не всегда были постоянными при сегодняшних измеренных темпах (Vardiman, Snelling and Chaffin 2000, 2005). Тем не менее, предстоит еще немало исследований для того, чтобы не только выявить недостатки, присущие этим методам длительной датировки, но и получить четкое представление о радиоизотопах и их распаде в течение истории Земли в рамках библейского креационизма.

Одной из важнейших областей, которые не были затронуты в проекте RATE, был вопрос о том, насколько надежными были определения скорости распада радиоизотопов, которые так важны для калибровки этих датирующих «часов». Точное определение возраста радиоизотопов зависит от точного определения констант распада или периода полураспада соответствующих исходных изотопов. Достоверность двух других допущений, на которые опираются эти абсолютные методы датирования, то есть стартовые условия и отсутствие загрязнения замкнутых систем, недоказуема. Однако их можно несколько обойти с помощью техники изохрона, поскольку она не зависит от начальных условий и чувствительна к обнаружению любого загрязнения. Точки данных, которые не помещаются на изохроне, просто игнорируются, поскольку их значения считаются из-за загрязнения. То, что это обычная практика, иллюстрируется многочисленными примерами из литературы Faure and Mensing/Фора и Менсинга (2005) и Dickin/Дикина (2005). С другой стороны, можно утверждать, что это отбрасывание точек данных, которые не соответствуют изохрону, несколько произвольно и, следовательно, не является хорошей наукой, потому что просто предполагается, что их «аберрантные» значения обусловлены загрязнением, а не тем, что это доказано.

Цель этого вклада состоит в том, чтобы начать документировать методологию и историю определения констант распада и периода полураспада родительских радиоизотопов, используемых в качестве основы для методов долгосрочного датирования. Нам нужно исследовать, насколько точны эти определения, действительно ли существует консенсус относительно стандартных значений для констант периода полураспада и распада и насколько независимы и объективны стандартные значения друг от друга между различными методами. Мы начинаем здесь с рубидий-87 (87Rb), которая является основой для RB-SR метод датирования.

Распад рубидия-87

Естественная радиоактивность рубидия (Rb) была продемонстрирована в 1906 году, но потребовалось более тридцати лет, чтобы 87Rb был идентифицирован как естественный радиоактивный изотоп (радиоизотоп) (Hahn, Strassman and Walling 1937, Mattauch 1937). Возможность датирования RB-содержащих минералов ?-распадом 87Rb-87Sr была впервые предложена Hahn and Walling/Ханом и Уоллингом (1938), но первое определение этим методом последовало лишь несколько лет спустя (Hahn et al. 1943). Однако метод радиоизотопного датирования Rb-Sr не получил широкого применения до 1950-х годов, когда масс-спектрометры стали доступны для рутинного изотопного анализа твердых тел (Nier 1940). Одновременно была разработана технология измерения концентраций Rb и Sr методом изотопного разбавления в сочетании с разделением этих элементов методом катионообменной хроматографии.  Faure and Powell/Фор и Пауэлл (1972), Faure and Mensing/Фор и Менсинг (2005) и Dickin/Дикин (2005) предоставляют эти и более подробные сведения об истории развития метода датирования Rb-Sr, его теоретической основе и применимости.

Рубидий — щелочной металл группы 1. В периодической таблице он указан в столбце group IA, который состоит из Li, Na, K, Rb, Cs и Fr. Ионный радиус Rb+ составляет 1,48 ?, что достаточно похоже на радиус K+ (1,33 ?), чтобы позволить ему заменить K+ во всех K-несущих минералах. Рубидий является элементом, который не образует минералы, в которых он является основным компонентом. Вместо этого Rb является дисперсным элементом в следовых количествах в других минералах. Например, это происходит в легко обнаруживаемых количествах в общий К-содержащих минералов, таких как слюда (мусковит, биотит, флогопит, лепидолит), К-полевые шпаты (ортоклаз и микроклин), некоторые глинистые минералы, и эвапоритовые (осадочные) минералы сильвина и карналлита.

Рубидий имеет два природных изотопа 85Rb и 87Rb, содержание которых составляет 72,17% и 27,83% соответственно (Dickin 2005, Faure and Mensing 2005). Рубидий-87 радиоактивен и распадается до стабильного 87Sr: -

87Rb ? 87Sr + ? + ? + Q

В этом процессе испускаются отрицательная ?-частица (?-) и антинейтрино ( ? ). Энергия распада (Q) разделяется этими двумя частицами как кинетическая энергия. К счастью, этот ?-распад 87Rb является одноступенчатым процессом. По сути, это можно рассматривать как преобразование нейтрона в ядре 87Rb в протон и электрон, который затем вытесняется как отрицательная ?-частица. Поэтому относительная простота этого шага распада делает измерение скорости распада 87Rb относительно прямым.

Существует два параметра, по которым измеряется и выражается скорость распада, а именно константа распада (?) и период полураспада (t?).  Последнее — это время, необходимое для распада половины заданного числа атомов родительского радионуклида. Эти две величины можно почти использовать взаимозаменяемо, потому что они связаны уравнением:

 t?= ln 2 ? = 0,693 ?

Методы определения

До сих пор использовались три подхода для определения константы ?-распада и периода полураспада долгоживущего радиоактивного 87Rb.

Непосредственный подсчет

В этом методе бета (?) активность 87Rb подсчитывается в исходном материале и делится на общее количество радиоактивных атомов в известном количестве Rb, основанном на числе Авогадро и изотопном обилии 87Rb. Среди трудностей этого подхода — самозащита твердых образцов конечной толщины, низкая удельная активность, неточное знание изотопного состава исходного Rb, обнаружение очень низкоэнергетических распадов и проблемы с эффективностью детекторов и геометрическими факторами (Begemann et al. 2001).

Низкая энергия распада для этого преобразования ?-распада 87Rb (0,275 МэВ) всегда вызывала проблемы в точном определении константы распада 87Rb (Dickin 2005, Faure and Mensing 2005). Поскольку энергия распада делится между ?-частицами и антинейтрино, ?-частицы имеют плавное распределение кинетической энергии от полной энергии до нуля. При попытке определить константу распада путем прямого подсчета низкоэнергетических ?-частиц возникают большие проблемы, потому что они могут быть поглощены окружающими атомами Rb, прежде чем они достигнут детектора. Например, в толстом (>,1 мкм) твердом образце Rb затухание настолько сильное, что создается максимум ложной частоты около 10 кэВ.

Одним из способов избежать этой проблемы ослабления является использование фотоумножителя с жидким сцинтилляционным раствором, легированным Rb. ?-частицы будут поглощены молекулами сцинтиллятора (испуская вспышки света) прежде чем они смогут быть поглощены другими атомами Rb. Основная проблема этого метода заключается в том, что для предотвращения высокого фонового шума, связанного с жидкой сцинтилляцией, необходимо применять низкоэнергетическое отключение на уровне около 10 кэВ (Dickin 2005). Последующая экстраполяция кривых скорости счета до нулевой энергии приводит к большой неопределенности в результате. Следовательно, этот метод дал значения для периода полураспада 87Rb от 47,0 ± 1,0 Byr (Flynn and Glendenin 1959) до 52,1 ± 1,5 Byr (Brinkman, Aten и Veenboer 1965).

Другой подход к прямому подсчету заключается в проведении измерений с использованием все более тонких твердых источников РБ с использованием пропорционального счетчика. Затем результаты экстраполируются на теоретический источник нулевой толщины для устранения эффекта самопоглощения. Пропорциональный счетчик имеет гораздо малошумный уровень, поэтому выключение энергии можно установить как низко как 0.185 кэВ. Rb пленки толщиной до 1 мкм были измерены Neumann and Huster/Ньюманом и Юстером (1974), и экстраполированы на нулевую толщину по Нейману и Юстеру (1976), чтобы получить 87Rb  при полураспаде 48.8 ± 0.8 Byr (эквивалент затухания в 1,42 ? 10-11 yr-1).

Исходя из того, что многие эксперименты по прямому подсчету дали результаты, несовместимые друг с другом в рамках указанных неопределенностей (см. ниже), представляется, что не все неопределенности измерений учитываются, и поэтому указанные неопределенности нереально малы. Многие из таких экспериментов страдают от непризнанных систематических ошибок (Begemann et al. 2001). Поскольку природа этих ошибок неясна, нелегко решить, какой из часто взаимоисключающих результатов таких экспериментов по прямому подсчету наиболее близок к истинному значению. Кроме того, наличие неизвестных систематических предубеждений делает любое усреднение опасным. Вполне возможно, что достоверным результатам тщательных работников, перечисляющих реалистичные неопределенности, не будут приданы веса, которых они заслуживают,— это помимо вопроса о том, имеет ли смысл усреднять цифры, которые далеко не согласуются в рамках заявленных неопределенностей.

Эксперименты в области роста

Альтернативный подход к определению константы распада и периода полураспада 87Rb заключается в измерении количества 87Sr, произведенного распадом известного количества 87Rb в лаборатории в течение известного периода времени.  Этот метод был впервые опробован McMullen, Fritze, and Tomlinson/Макмалленом, Фритце и Томлинсоном (1966) на образце Rb, который был очищен в 1956 году, и был повторен на той же партии образцов Davis/Дэвисом и др. (1977). К сожалению, McMullen, Fritze и Tomlinson (1996) не измерили небольшой, но значительный уровень остаточного 87Sr, присутствующего в их образце Rb, прежде чем они убрали его на полку. Поэтому точность их определения была поставлена под угрозу. Однако эта проблема внесла менее 1% неопределенности в последующее определение Davis et al. (1977). Таким образом, их предлагаемое значение для периода полураспада 87Rb 48,9 ± 0,4 Byr, эквивалентное константе распада 1,42 ? 10-11 yr-1, по-видимому, поддерживает значение Ньюмана и Хустера (1976), полученное прямым подсчетом.

Таким образом, этот метод основан на измерении продукта ?-распада 87Sr хорошо известного количества радиоактивного 87Rb, накопленного за четко определенный период времени. Там, где это возможно, это самый простой метод (Begemann et al. 2001). Измерение в росте преодолевает проблемы, возникающие при прямом подсчете больших долей низкоэнергетических ?-частиц, испускаемых 87Rb. Он также содержит сразу продукт 87Sr всех нерадиациационных распадов (которые в противном случае нельзя измерить).

Одним из недостатков этого подхода является то, что метод, очевидно, не является мгновенным. Эксперимент должен быть начат задолго до того, как могут быть получены первые результаты, потому что для накопления достаточно большого количества продуктов распада требуются длительные периоды времени (обычно десятилетия). Эксперименты в области роста требуют также точного определения соотношения двух химических элементов (родитель/дочь, 87Rb/87Sr), а также точного определения изотопного состава родительских и дочерних элементов Rb и Sr в начале накопления (Begemann et al. 2001).

Геологические сопоставления методов

Третьим подходом к определению константы распада 87Rb (и периода полураспада) были геологические образцы, возраст которых также был измерен другими методами с предположительно более надежными константами распада (Dickin 2005, Faure and Mensing 2005). Недостатком этого метода является то, что он связан с геологическими неопределенностями, например, закрылись ли все изотопные системы одновременно и остались ли они закрытыми. Однако утверждается, что он по-прежнему обеспечивает полезную проверку прямых лабораторных определений. В этой связи стоит отметить, что Pinson et al. (1963) предложил период полураспада 87Rb 48,8 Byr на основе Rb-Sr датировки каменных метеоритов (хондритов), которые также были датированы U-Pb, задолго до того, как Ньюман и Хустер (1974, 1976) пришли к по существу тому же периоду полураспада 87Rb с помощью прямого подсчета.

Этот подход предполагает мультихронометрическое датирование породы и перекрестную калибровку различных радиоизотопных возрастных систем путем корректировки константы распада одной системы таким образом, чтобы принудительно согласовать с возрастом, полученным с помощью другой системы датирования (Begemann et al. 2001). По сути, поскольку период полураспада 238U является наиболее точно известным из всех соответствующих радионуклидов, это обычно равнозначно выражению возраста в единицах периода полураспада 238U.

Результаты определения распада рубидия-87 

В течение последних 60 лет с помощью этих трех методов были сделаны многочисленные определения константы распада 87Rb и периода полураспада.

Обсуждение

Значения константы распада 87Rb, используемые в расчетах возраста Rb-Sr для горных пород за последние шестьдесят лет, варьировались между 1,47 ? 10-11 yr-1 и 1,39 ? 10-11 yr-1 (что эквивалентно периоду полураспада 46,8 Byr и 50,0 Byr соответственно). Наиболее часто используемое значение 1,42 ? 10-11 yr-1 (48,8 Byr) было принято Международной конвенцией (Steiger and J?ger/Штайгер и Егер 1977). На заседании этой подкомиссии 1976 года (Штайгер и Егер 1977 года) были процитированы два документа, в которых сообщалось о прямых определениях константы распада и периода полураспада 87Rb, появившихся до подготовки доклада подкомиссии IUGS по геохронологии 1976 года, как влияющих на их рекомендацию о постоянной распада 87Rb 1,42 ? 10-11 yr-1, что соответствует периоду полураспада 48,8 Byr. Это были Нейман и Хустер (1974), которые сообщили об измерении удельной активности тонких источников хлорида рубидия (RbCl) с использованием пропорционального счетчика 4? для получения периода полураспада 87Rb 4.88 + 0.06 / -0.10 Byr, Davis et al. (1977), который сообщил о продолжении прямого масс-спектрометрического эксперимента «по росту», инициированного McMullen, Fritze и Tomlinson (1966) для получения периода полураспада 87Rb 4,89 ± 0,04 Byr.

figure1 figure2

Рис. 1. График каждого определения периода полураспада 87Rb против года его определения, закодированный цветом в соответствии с методом его определения.

 

Рис. 2. График каждого определения константы распада 87Rb по сравнению с годом ее определения, закодированный цветом в соответствии с методом его определения.

 

 Третьей строкой доказательств, приведенных Штайгером и Егером (1977) как влияющих на их выбор рекомендуемого значения константы распада 87Rb, было сравнение возрастов Rb-Sr с возрастами K-Ar, представленными Tetley/Тетли и др. (1976). Однако позднее было отмечено, что у Tetley et al. (1976) наблюдалась заметная тенденция к более высоким расчетным значениям константы распада 87Rb для более низких возрастов K-Ar, как и следовало ожидать, если некоторые из расчетных возрастов K-Ar были слишком низкими из-за потери Ar (Begemann et al. 2001). Рассмотрение более обширного набора данных Williams et al. (1982), в котором содержатся данные Tetley et al. (1976) в качестве подмножества предположили, что среднее значение константы 87Rb, предоставленное этим сравнением, может быть смещено на 1-2% потерь 40Ar от многих анализируемых образцов. Эта потеря, возможно, была вызвана изменением, поскольку все слюды показывают субстехиометрические концентрации К.

Shih/Ши и др. (1985) сравнил возраст RB-Sr базальтов лунного KREEP (неморской базальт Луны, характеризующийся присутствием клино- и ортопироксенов, а также повышенным содержанием анортита — прим. ред.) с 39Аr-40Ar, рассчитанным с параметрами распада 40K, рекомендованными Штайгером и Егером (1977), и нашел наилучшее согласие для константы распада 87Rb 1,402 ± 0,011 ? 10-11 yr-1 (что соответствует периоду полураспада 49,4 Byr). Хотя Ши и др. (1985) по сравнению со значительно меньшим возрастом, согласно Begemann et al. (2001) коррекция потери 40Ar, присущая методу 39Ar-40Ar, вероятно, сделала значение константы распада 87Rb, которую они получили, более надежным, чем значение, полученное Тетли и др. (1976). Заметим, однако, что большие неопределенности в константах распада 40K Штайгера и Егера (1977) подрывают полезность любой нормализации для этой системы (Begemann et al. 2001).

Таким образом, рекомендованная подкомиссией ценность не получила всеобщего признания. Например, Minster, Birck и All?gre/Минстер, Бирк и Аллегр (1982) обобщили данные Rb-Sr для хондритов (каменных метеоритов) из своей парижской лаборатории и обнаружили наилучшее согласие между возрастом RB-Sr этих хондритов в целом и их средним возрастом U-Pb 4,555 ± 0,010 Ga  для константы распада 87Rb 1,402 ± 0,008 ? 10-11 yr-1 (что эквивалентно периоду полураспада 49,4 Byr). И наоборот, изохрон целой породы для хондритов дал начальное соотношение 87Sr/86Sr 0,69885 ± 0,00010 и возраст 4,498 ± 0,015 Ga  для константы распада 87Rb 1,42 ? 10-11 yr-1 (что соответствует периоду полураспада 48,8 Byr). Поскольку это начальное соотношение 87Sr/86Sr аналогично другим оценкам начального соотношения 87Sr/86Sr для Солнечной системы (например, BABI, Papanastassiou and Wasserburg 1969), Begemann et al. (2001) пришли к выводу, что нет оснований подозревать, что изотопная систематика Rb-Sr этих хондритов была восстановлена до возраста ниже возраста U-Pb.

Так, Бегеман и др. (2001), призывая к новым пересмотренным значениям, утверждал, что поэтому вполне разумно ожидать, что возрасты Rb-Sr и U-Pb для этих хондритов будут одинаковыми. Таким образом, они утверждали, что константа распада 87Rb 1,402 ± 0,008 ? 10-11 yr-1и эквивалентный период полураспада 49,4 Byr, предложенный Минстером, Бирком и Аллегром (1982), являются новыми значениями. Они также указали, что наиболее часто встречающиеся факторы смещения при определении константы распада 87Rb работают в одном направлении, увеличивая кажущееся значение константы распада 87Rb. Begemann et al. (2001) таким образом, сделали вывод о том, что существует значительная вероятность того, что значение, рекомендованное Штайгером и Егером (1977), было слишком высоким на 1-2%. Кроме того, они предложили, чтобы исследователи, стремящиеся к точному сравнению возрастов Rb-Sr с теми, которые определяются другими методами, рассмотрели влияние на сравнение использования константы распада 87Rb 1,402 ? 10-11 yr-1, как это первоначально предлагалось Минстером, Бирком и Аллегром (1982), и рекомендовали, чтобы значение константы распада 87Rb было повторно определено с повышенной точностью.

Эта рекомендация для новых определений константы распада и периода полураспада 87Rb с улучшенной точностью была немедленно выполнена Kossert/Коссертом (2003) путем прямого подсчета жидкой сцинтилляции, а затем Rotenberg/Ротенбергом и др. (2012) с экспериментами по росту. Однако вместо подтверждения значений Begemann et al. (2001) предпочтительно, Kossert (2003) обнаружил из своих измерений, что период полураспада 87Rb должен быть 49,67 ± 0,32 Byr (что эквивалентно константе распада 1,395 ± 0,009 ? 10-11 yr-1). Аналогичным образом, Ротенберг и др. (2012) заключили из своих измерений накопления 87Sr в соли RbClO4 за 32 года, что период полураспада 87Rb должен быть 49.624 +0.065/-0.095 Byr (эквивалентно константе распада 1.3968 +0.0027/-0.0018 ? 10-11 yr-1). Кроме того, в двух более поздних исследованиях сообщалось о сопоставлениях между возрастами RB-Sr и U-Pb для минералов (Amelin and Zaitsev/Амелин и Зайцев 2002) и горных пород (Nebel, Scherer, and Mezger/Небель, Шерер и Мезгер 2011), а также о более низких значениях для периода полураспада 87Rb и константы распада, чем те, которые отстаивали Бегеманн и др. (2001).

Чтобы более четко увидеть различия между определениями, сделанными за последние 30 лет всеми тремя методами, разброс ранних лет определений был проигнорирован, и только результаты последних 30 лет были построены с использованием одного и того же цветового кодирования для разных методов, определения периода полураспада на рис. 3 и определения константы распада на рис. 4. Для целей настоящего обсуждения на диаграммах вертикальными пунктирными линиями отмечены два конкурирующих значения периода полураспада (48,8 и 49,4 Byr) и константы распада (1,42 ? 10-11 yr-1 и 1,402 ? 10-11 yr-1 соответственно).

 

figure1
Рис. 3. Сравнение определений периода полураспада 87Rb, полученных за последние 30 лет, сгруппированных и окрашенных в соответствии с методами определения. Вертикальные пунктирные линии представляют два конкурирующих значения для периода полураспада 87Rb в литературе, в то время как вертикальная пунктирная линия представляет предлагаемое новое лучшее значение, основанное на самых последних определениях, как обсуждается в тексте.

 

 Группировка определений вокруг периода полураспада 48,8 Byr, соответствующего константе распада 1,42 ? 10-11 yr-1, включает более раннее определение прямого счета Ньюмана и Хустера (1974, 1976) и эксперимент «по росту» Davis et al. (1977), а также более ранние геологические сопоставления цельных пород и Rb-SR и K-Ar возраст быстрого охлаждения магматических пород и гранитов (рис. 3 и 4). В отличие от этого, группировка определений вокруг периода полураспада 49.4 Byr, соответствующего константе распада 1.402 ? 10-11 yr-1, отстаиваемой Бегеманом и др. (2001) подтверждается только более ранним сравнением возрастных исследований Minster, Birck и All?gre (1982) по возрастам Rb-Sr и U-Pb хондритов (каменных метеоритов) и Shih et al. (1985) на Rb-SR и Ar-Ar возраст лунных KREEP базальтов (рис. 3 и 4).

figure2
Рис. 4. Сравнение определений константы распада 87Rb, полученных за последние 30 лет, сгруппированных и закодированных по цвету в соответствии с методами определения. Вертикальные пунктирные линии представляют два конкурирующих значения для константы распада 87Rb в литературе, в то время как вертикальная пунктирная линия представляет предлагаемое новое лучшее значение, основанное на самых последних определениях, как обсуждается в тексте.

Что также очевидно на рис. 3 и 4, так это то, что самые последние определения константы периода полураспада и распада Коссертом (2003) путем прямого подсчета и Ротенбергом и др. (2012) экспериментами по росту не поддерживают полувыведение 49,4 Byr и константу спада 1,402 ? Ar-Ar. Как и самые последние геологические сравнения эпох, проведенные Амелиным и Зайцевым (2002) и Небелем, Шерером и Мезгером (2011). Это наблюдение не ускользнуло от внимания Небеля, Шерера и Мезгера (2011) и Ротенберга и др. (2012), которые таким образом отстаивают иной более длительный период полувыведения и снижению затухания, которые показаны в своих собственных схемах компиляции на рисунках 5 и 6 соответственно.

Действительно, когда определения быстрого и медленного охлаждения Амелина и Зайцева (2002) отделены от усреднения и построены на рис.3 и 4 отдельно, как они представлены Ротенбергом и др. (2012) (рис. 6), график определения медленного охлаждения с Бегеманом и др. (2001) отстаивал период полураспада и константу распада, тогда как определения быстрого охлаждения строятся с самыми последними определениями Коссерта (2003) путем прямого подсчета, Ротенберга и др. (2012) экспериментами по росту и сравнениями геологических возрастов Небель, Шерер и Мезгер (2011). Эта группировка показана на рис. 3 и 4 пунктирными линиями, соответствующими периоду полураспада 49,67 ± 0,05 Byr и константе распада 1,395 ± 0,005 ? 10-11 yr-1.

Но здесь в этих данных больше, чем было замечено Небелем, Шерером и Мезгером (2011) и Ротенбергом и др. (2012). Важно отметить, что сравнения геологических эпох, проведенные Амелиным и Зайцевым (2002) и Небелем, Шерером и Мезгером (2011), основывались на минералах (бадделеит, циркон, апатит, флогопит, биотит, полевой шпат и амфибол) из горных пород Земли (фоскориты, карбонатиты и сиениты), используя в качестве «золотого стандарта» возраст U-Pb, в то время как возрасты Минстера, Бирка и Аллегра (1982) и Shih et al. (1985) были основаны на хондритах (каменных метеоритах) и лунных базальтах KREEP соответственно. Действительно, то же самое наблюдение, что существуют различия в постоянстве периода полураспада и распада между определениями с использованием материалов земли и определениями с использованием метеоритов, уже было задокументировано для 176Lu Albar?de et al./Альбаредом и др. (2006). Они обнаружили, что, используя земную константу распада 176Lu, возраст Lu-Hf хондритов был последовательно на 4% выше, чем их возраст U-Pb, поэтому согласование возрастов Lu-Hf и U-Pb требовало использования другой постоянной распада 176Lu на основе метеоритов. По иронии судьбы, но значительно, Albar?de et al. (2006) предположили, что это расхождение между константами распада может быть связано с ускоренным распадом 176Lu в течение первых нескольких миллионов лет существования солнечной туманности из-за облучения 176Lu ?-лучами, испускаемыми одной или несколькими сверхновыми(e), взрывающимися вблизи солнечной туманности.

figure1
Рис. 5. Сравнение определений константы распада 87Rb за последние тридцать лет по Небелю, Шереру и Мезгеру (2011).

В соответствующем контексте нуклеосинтеза элементов внутри звезд Zhao and  K?ppeler/Чжао и Кэппелер (1990) обнаружили, что поперечное сечение поглощения для получения 176Lu невелико, и поэтому обнаружили проблемы, объясняющие их данные. Они пришли к выводу, что для восстановления часов 176Lu для определения возраста элементов s-процесса в любом случае потребуется количественное описание всех процессов, питающих основное состояние, а также надежная модель для среды s-процесса, в частности для температур, которым 76Lu подвергался во время его производства и с того времени. Однако, несмотря на то, что эти эффекты ионизации на ядерные периоды полураспада могут быть усилены внутри звезд из-за преобладающей там экстремальной ионизации, такие контексты не актуальны в креационистских рамках для истории Земли и Вселенной. Земля и ее камни, а также содержащиеся в них элементы и изотопы были созданы до появления звезд, луны и астероидов, из которых впоследствии появились метеориты. И затем, в их истории с момента их создания ни Земля, ни астероиды не подвергались интенсивной ионизации внутри звезд.

Таким образом, представляется, что существуют аналогичные расхождения в константах распада 87Rb и 176Lu и периодах полураспада между определениями с использованием материалов земли и определениями с использованием метеоритов и лунных пород. Это первый раз, когда это несоответствие было признано для 87Rb период полураспада и константы распада. Также может иметь значение, что как 87Rb, так и 176Lu распадаются через один и тот же одноступенчатый процесс ?-распада, производя как антинейтрино, так и энергию распада. Такие расхождения являются загадкой для общепринятой точки зрения, но могут дать новые идеи для креационистского мышления. Кроме того, даже «золотой стандарт» U-Pb в последнее десятилетие подвергся аналогичному контролю. U-PB метод зависит от важнейших ядер 238U/235U, но расхождения и различия были обнаружены между ядрами 238U/235U в U значениях наземных (сухопутных) минералов и горных пород и ядрами 238U/235U  в метеоритах (Brennecka и Wadhwa/Бреннека и Вадва 2012, Hiess/Хайс и соавт., 2012). Потенциальное значение этих расхождений и вариаций с креационистской точки зрения ожидает дальнейшего изучения, особенно в контексте изучения определений констант распада и периода полураспада 176Lu, 238U и 235U.

figure2
Рис. 6. Сравнение определений периода полураспада 87Rb и константы распада за последние 30 лет согласно Rotenberg et al. (2012).

Тем не менее, по-прежнему очевидно, что, несмотря на это несоответствие, самые последние наземные прямые подсчеты и экспериментальные определения периода полураспада и распада 87Rb (Kossert 2003, Rotenberg et al. 2012) совпадают с периодом полураспада и распада 87Rb, определяемым путем сравнения возраста RB-Sr и U-Pb минералов из горных пород Земли (Amelin and Zaitsev 2002, Nebel, Scherer and Mezger 2011), а не с принятым в настоящее время периодом полураспада и распада 87Rb (Begemann et al. 2001). И тот факт, что существуют также различия в критическом соотношении 238U/235U в минералах и породах Земли, от которого зависит «золотой стандарт» U-Pb, который так очевидно используется для калибровки 87Rb полураспада и константы распада, только подчеркивает, что эти радиоизотопные методы не могут обеспечить абсолютные неизменные «даты», которые они так уверенно провозглашают. Таким образом, безусловно, значительно, что Rb-SR метод не использовался, чтобы предоставить любые абсолютные даты для GSSPs (глобальных стратотипических разрезах границы и точки) или «золотых пиков» в официальной и утвержденной шкале геологического времени Международного союза геологических наук (МСГН) (Международный союз геологических наук 2014, Schmitz/Шмиц 2012а, б).

Не только для потенциальной значимости этих расхождений в 87Rb и 176Lu полураспада и распада, константы и изменения ядер 238U/235U требуется дальнейшее расследование, но и для эффекта по возрастам Rb-Sr метеоритов по отношению к их возрастам, полученных другими системами радиоизотопного датирования, когда эти Rb-Sr возраста пересчитываются с использованием пересмотренных 87Rb при полураспаде и константе распада, предложенные здесь (49.67 ± 0.05 Byr и 1.395 ± 0.005 ? 10-11 yr-1). Возможно, что такие систематически пересчитанные возрасты Rb-Sr могут привести к систематической разнице между возрастами RB-Sr метеоритов относительно их возрастов, полученных другими системами радиоизотопного датирования. Однако, поскольку изменения в возрасте RB-Sr метеоритов, вносимые такими систематическими пересчетами, составят всего лишь увеличение примерно на 0,6-1,8%, эффект по сравнению с их возрастом, полученным другими системами радиоизотопного датирования, вероятно, будет незначительным, особенно с учетом погрешностей во многих определениях возраста метеоритов. Таким образом, такие пересчитанные возрасты метеоритов Rb-Sr вряд ли выявят какие-либо тенденции, свидетельствующие о прошлом ускоренном распаде радиоизотопов (Vardiman, Snelling, Chaffin 2005). Это подтверждается Снеллингом (2014a, b), который показал, что, по крайней мере, для хондритов (углеродистых, обычных и энстатитовых каменных метеоритов) нет никаких признаков каких-либо систематических р

Написати коментар