A Datação Radiométrica Funciona!

Quando você é criacionista da Terra jovem e descobre que a datação radiométrica funciona mesmo

A datação radiométrica de rochas e minerais usando isótopos radioativos de ocorrência natural de longa vida é problemática para os criacionistas da Terra Jovem porque as técnicas fornecem evidências esmagadoras da antiguidade da Terra e da vida. Alguns assim chamados de cientistas da criação tentaram mostrar que a datação radiométrica não funciona por motivos teóricos (por exemplo, Arndts e Overn 1981, Gill 1996), mas tais tentativas invariavelmente têm falhas fatais (ver Dalrymple 1984, York e Dalrymple 2000). Outros criacionistas se concentraram em casos em que a datação radiométrica parece produzir resultados incorretos. Na maioria dos casos, esses esforços são defeituosos porque os autores não entenderam ou deturparam os dados que tentam analisar (por exemplo, Woodmorappe 1979; Morris HM 1985; Morris JD, 1994). Apenas raramente um criacionista encontra um resultado radiométrico incorreto (Austin 1996, Rugg e Austin, 1998) que ainda não foi revelado e discutido na literatura científica.

A abordagem criacionista de focar em exemplos onde a datação radiométrica produz resultados incorretos é curiosa por dois motivos. Em primeiro lugar, não fornece nenhuma evidência para apoiar sua afirmação de que a Terra é muito jovem. Se a Terra tivesse apenas 6000-10 000 anos de idade, então certamente haveria alguma evidência científica para confirmar essa hipótese; no entanto, os criacionistas não produziram um fragmento até agora. Onde estão os cálculos de dados e idade que resultam em um conjunto consistente de idades para todas as rochas da Terra, bem como as da lua e dos meteoritos, não maiores que 10 000 anos? Notoriamente ausentes, parece.

Em segundo lugar, é uma abordagem condenada ao fracasso desde o início. Os criacionistas parecem pensar que alguns exemplos de idade radiométrica incorreta invalidam todos os resultados de datação radiométrica, mas essa conclusão é ilógica. Mesmo as coisas que funcionam bem não funcionam bem todo o tempo e em todas as circunstâncias. Tente, por exemplo, usar um relógio que não seja impermeável durante a natação. Provavelmente isso falhará, mas o que uma pessoa razoável pode concluir com isso? Que os relógios não funcionam? Dificilmente.

Alguns exemplos verificados de idades radiométricas incorretas são simplesmente insuficientes para provar que a datação radiométrica é inválida. Tudo o que indicam é que os métodos não são infalíveis. Aqueles de nós que desenvolveram e usaram técnicas de datação para resolver problemas científicos estão bem cientes de que os sistemas não são perfeitos; nós próprios fornecemos inúmeros exemplos de casos em que as técnicas falham. Muitas vezes, testamos elas em condições controladas para saber quando e por que falham, então não vamos usá-los de forma incorreta. Até desacreditamos técnicas inteiras. Por exemplo, após extensos testes ao longo de muitos anos, concluiu-se que a datação urânio-hélio é altamente falível porque o pequeno átomo de hélio se difunde facilmente de minerais ao longo do tempo geológico. Como resultado, esse método não é usado, exceto em aplicações raras e altamente especializadas. Outras técnicas de datação, como K-Ar (potássio-argônio e sua variante mais recente 40Ar / 39Ar), Rb-Sr (rubídio-estrôncio), Sm-Nd (samário-neodímio), Lu-Hf (lutécio-há) e U-Pb (urânio-chumbo e sua variante Pb-Pb), todos resistiram à prova de tempo. Esses métodos fornecem dados de idade valiosos e válidos na maioria dos casos, embora haja uma pequena porcentagem de casos em que mesmo esses métodos geralmente confiáveis produzem resultados incorretos. Tais falhas podem ser devidas a erros laboratoriais (erros que ocorrem), fatores geológicos não reconhecidos (a natureza às vezes nos engana), ou a aplicação incorreta das técnicas (ninguém é perfeito). No entanto, para conseguir seu objetivo de desacreditar a datação radiométrica, os criacionistas enfrentam a tarefa assustadora de demonstrar que uma preponderância das idades radiométricas estão errada — que os métodos não são confiáveis na maioria das vezes. Não só isso, eles têm que mostrar as falhas nos estudos de datação que fornecem evidência corroborativa independente de que os métodos radiométricos funcionam. Esta é uma ordem alta e os criacionistas não fizeram nenhum progresso até agora.

É raro que um estudo envolvendo datação radiométrica contenha uma única determinação de idade. Normalmente, as determinações de idade são repetidas para evitar erros laboratoriais, são obtidas em mais de uma unidade de rocha ou mais do que um mineral de uma unidade de rocha, a fim de fornecer uma verificação cruzada, ou são avaliadas usando outras informações geológicas que podem ser usadas para testar e corroborar as idades radiométricas. Os cientistas que usam datações radiométricas costumam usar todos os meios à sua disposição para verificar, verificar novamente e verificar seus resultados, e quanto mais importantes forem os resultados, mais eles serão apurados para serem verificados e revistos por outros. Como resultado, é quase impossível ser completamente enganado por um bom conjunto de dados de idade radiométrica coletados como parte de um experimento bem projetado.

O objetivo deste artigo é descrever brevemente alguns estudos típicos de datação radiométrica, de centenas de possíveis exemplos documentados na literatura científica, nos quais as idades são validadas por outras informações disponíveis. Eu selecionei quatro exemplos da literatura recente, principalmente estudos envolvendo meu trabalho e o de alguns colegas próximos porque era fácil fazê-lo. Eu poderia ter selecionado muitos outros exemplos, mas isso teria se transformado em um livro e não em um breve artigo.

O Impacto de Meteorito de Manson e o Xisto de Pierre

No período Cretáceo, um grande meteorito atingiu a Terra em um local perto da atual cidade de Manson, Iowa. O calor do impacto derreteu alguns cristais de feldspato nas rochas graníticas da zona de impacto, reiniciando os relógios radiométricos internos. Esses cristais derretidos e, portanto, o impacto, foram datados pelo método 40Ar / 39Ar em 74,1 Ma (milhões de anos; Izett e outros 1998), mas essa não é toda a história. O impacto também criou cristais de quartzo de impacto que foram jogados no ar e posteriormente caíram a oeste no mar interior que ocupava grande parte da América do Norte central naquele momento. Hoje, este quartzo de impacto é encontrado em Dakota do Sul, Colorado e Nebraska em uma camada fina (o membro Crow Creek) dentro de uma formação de rocha espessa conhecida como Xisto de Pierre. O Xisto de Pierre, que é dividido em camas sedimentares identificáveis, como membros, também contém abundantes fósseis de numerosas espécies de amonites, antepassados do nautilus. Os fósseis, quando combinados com o mapeamento geológico, permitem que as várias seções expostas do Xisto de Pierre  sejam juntas em suas posições relativas adequadas para formar uma seção composta completa (Figura 1). O Xisto de Pierre  também contém cinzas vulcânicas que entraram provindas das erupções de vulcões e depois caíram no mar, onde foram preservadas como camas finas. Essas camas de cinzas, chamadas bentonites, contêm feldspato de sanidina e biotita, que foram datados usando a técnica 40Ar / 39Ar.

Os resultados do estudo de datação Impacto de Mason / Xisto de Pierre (Izett e outros 1998) são mostrados na Figura 1. Há três coisas importantes a serem observadas sobre esses resultados. Primeiro, cada idade é baseada em numerosas medidas; erros laboratoriais, se houvesse algum, seriam evidentes. Em segundo lugar, as idades foram medidas em dois minerais muito diferentes, sanidina e biotita, de várias camas de cinzas. A maior diferença entre esses pares minerais, na cinza do membro Gregory, é inferior a 1%. Em terceiro lugar, as idades radiométricas concordam, dentro do erro analítico, com as posições relativas das camas de cinzas datadas, conforme determinado pelo mapeamento geológico e as montagens fósseis; ou seja, as idades envelhecem de cima para baixo como deveriam. Finalmente, a idade inferida do quartzo de impacto, determinado a partir da idade do feldspato derretido na estrutura de impacto de Manson (74,1 ± 0,1 Ma), está em muito bom acordo com as idades das camas de cinzas acima e abaixo dela. Como tudo isso poderia ser assim se a técnica de datação 40Ar / 39Ar não funcionasse?

A Idade dos Meteoritos

Os meteoritos, a maioria dos quais são fragmentos de asteróides, são objetos muito interessantes para estudar porque fornecem evidências importantes sobre a idade, composição e história do sistema solar inicial. Existem muitos tipos de meteoritos. Alguns são de asteróides primitivos cujo material é pouco modificado desde que se formaram a partir da nebulosa solar anterior. Outros são de asteróides maiores que ficaram quentes o suficiente para derreter e enviar fluxos de lava para a superfície. Alguns até mesmo são da Lua e de Marte. O tipo mais primitivo de meteoritos são chamados de condritos, pois contêm pequenas esferas de cristais de olivina conhecidas como côndrulos. Devido à sua importância, os meteoritos têm sido amplamente datados radiométricamente; a grande maioria parece ser 4.4-4.6 Ga (bilhões de anos) de idade. Alguns meteoritos, devido à sua mineralogia, podem ser datados por mais de uma técnica de datação radiométrica, que fornece aos cientistas uma verificação poderosa da validade dos resultados. Os resultados de três meteoritos são mostrados na Tabela 1. Muitos mais, e uma discussão dos diferentes tipos de meteoritos e suas origens, podem ser encontrados em Dalrymple (1991).

 

Existem três coisas importantes para saber a respeito das idades na Tabela 1. A primeira é que cada meteorito foi datado por mais de um laboratório - Allende por 2 laboratórios, Guarena por 2 laboratórios e St Severin por quatro laboratórios. Isso praticamente elimina quaisquer vieses laboratoriais significativas ou quaisquer grandes erros analíticos. A segunda coisa é que alguns dos resultados foram repetidos usando a mesma técnica, que é outra verificação contra erros analíticos. O terceiro é que os três meteoritos foram datados por mais de um método — dois métodos para Allende e Guarena e quatro métodos para St Severin. Esta é uma verificação extremamente poderosa da validade da teoria e da prática da datação radiométrica. No caso de St Severin, por exemplo, temos 4 relógios naturais diferentes (na verdade 5, pois o método Pb-Pb envolve 2 isótopos de urânio radioativo diferentes), cada um a uma taxa diferente e cada um usando elementos que respondem a condições químicas e físicas de diferentes maneiras. E, no entanto, todos dão o mesmo resultado, com uma varição de poucos por cento. Essa é uma coincidência notável? Os cientistas concluíram que não é; em vez disso, é uma consequência do fato de que datação radiométrica realmente funciona e funciona bastante bem. Os criacionistas que querem disputar a conclusão de que os meteoritos primitivos e, portanto, o sistema solar, têm cerca de 4,5 Ga de idade certamente terão um longo trabalho pela frente!

Os Tectitos K-T

Um dos achados científicos mais emocionantes e importantes em décadas foi a descoberta, em 1980, de que um grande asteróide, com cerca de 10 quilômetros de diâmetro, atingiu a Terra no final do período Cretáceo. A colisão jogou muitas toneladas de detritos na atmosfera e possivelmente levou à extinção os dinossauros e muitas outras formas de vida. A precipitação deste enorme impacto, incluindo quartzo de impacto e altas concentrações do elemento irídio, foi encontrada em rochas sedimentares em mais de 100 locais em todo o mundo na localização estratigráfica precisa do limite Cretáceo-Terciário (KT) (Alvarez e Asaro 1990; Alvarez 1998). Agora sabemos que o sítio de impacto está localizado na Península de Yucatán. Medir a idade desse evento de impacto independentemente da evidência estratigráfica é um teste óbvio para métodos radiométricos, e vários cientistas em laboratórios ao redor do mundo se puseram a trabalhar. 

 

Além dos grãos de quartzo de impacto e altas concentrações de irídio, o impacto K-T produziu tectitos, que são pequenas esférulas de vidro que se formam a partir de rocha que é instantaneamente derretida por um grande impacto. Os tectitos K-T foram ejetados para a atmosfera e depositaram-se a uma certa distância. Os tectitos são facilmente reconhecíveis e não se formam de outra forma, de modo que a descoberta de uma camada sedimentar (a Formação Beloc) no Haiti que continha tectitos e que, a partir de evidências fósseis, coincidiu com o limite K-T, forneceu um candidato óbvio para a datação. Cientistas do US Geological Survey foram os primeiros a obter idade radiométrica para os tectitos e laboratórios em Berkeley, Stanford, Canadá e França logo seguiram o exemplo. Os resultados de todos os laboratórios foram notavelmente consistentes com as idades medidas variando de 64,4 a 65,1 Ma (Tabela 2). Tectitos semelhantes também foram encontrados no México, e o laboratório de Berkeley descobriu que eles tinham a mesma idade que os tectitos do Haiti. Mas a história não termina.

O limite K-T é registrado em inúmeros leitos sedimentares ao redor do mundo. O carvão -Z, o carvão de Ferris e o carvão de Nevis em Montana e Saskatchewan ocorrem imediatamente acima do limite K-T. Numerosas camadas finas de cinzas vulcânicas ocorrem com esses carvões apenas a centímetros acima do limite de K-T, e algumas dessas camadas de cinzas contêm minerais que podem ser datados radiométricamente. As camadas de cinzas de cada um desses carvões foram datadas pelos métodos 40Ar / 39Ar, K-Ar, Rb-Sr e U-Pb em vários laboratórios nos EUA e no Canadá. Uma vez que as camas de cinzas e os tectitos ocorrem em ou muito perto do limite de K-T, conforme determinado por fósseis característicos, os tectitos e as camas de cinzas devem ter quase a mesma idade, e elas têm (Tabela 2).

Existem vários aspectos importantes a serem observados sobre esses resultados. Primeiro, os períodos Cretáceo e Terciário foram definidos por geólogos no início dos anos 1800. O limite entre esses períodos (o limite K-T) é marcado por uma mudança abrupta nos fósseis encontrados em rochas sedimentares em todo o mundo. Sua localização exata na coluna estratigráfica em qualquer localidade não tem nada a ver com datação radiométrica — é identificada através de um estudo cuidadoso dos fósseis e das rochas que os contêm, e nada mais. Em segundo lugar, as medições da idade radiométrica, 187 delas, foram feitas em 3 minerais diferentes e em vidro por 3 métodos de datação distintamente diferentes (K-Ar e 40Ar / 39Ar são variações técnicas que usam o mesmo esquema de decaimento pai-filho), cada um envolvendo diferentes elementos com meias-vidas diferentes. Além disso, a datação foi feita em 6 laboratórios diferentes e os materiais foram coletados de 5 locais diferentes no Hemisfério Ocidental. E, no entanto, os resultados são os mesmos dentro de um erro analítico. Se a datação radiométrica não funcionasse, então, resultados tão lindamente consistentes não seriam possíveis.

 

Datação da Erupção do Monte Vesúvio

No início da tarde de 24 de agosto de 79 a.C., o Monte Vesúvio entrou em erupção violentamente, enviando fluxos de cinza quente acelerando pelos seus flancos. Estes fluxos enterraram e destruíram Pompéia e outras cidades romanas próximas. Conhecemos o dia exato dessa erupção porque Plínio, o Jovem, registrou cuidadosamente o evento. Em 1997, uma equipe de cientistas do Centro de Geocronologia de Berkeley e da Universidade de Nápoles decidiu ver se o método de datação radiométrica 40Ar / 39Ar poderia medir com precisão a idade desse material vulcânico muito jovem (para os padrões geológicos). Eles separaram cristais de sanidina de uma amostra de um dos fluxos de cinzas. Experimentos de aquecimento incremental em 12 amostras de sanidina renderam 46 pontos de dados que resultaram em uma idade de isocrônica de 1925- 94 anos. A idade real do fluxo em 1997 era de 1918 anos. Isso é apenas uma coincidência? Não  — é o resultado de análises extremamente cuidadosas usando uma técnica que funciona.

Este não é o único estudo de datação a ser feito em um fluxo histórico de lava. Dois estudos extensivos feitos há mais de 25 anos envolveram analisar a composição isotópica de argônio em tais fluxos para determinar se a fonte do argônio era atmosférica, como deve ser assumida datação por K-Ar (Dalrymple 1969, 26 fluxos, Krummenacher 1970, 19 fluxos). Ambos os estudos detectaram, em alguns dos fluxos, desvios da composição isotópica atmosférica, na maioria das vezes sob a forma de excesso de 40Ar. A maioria dos fluxos, no entanto, não teve excesso detectável 40Ar e, portanto, deu idades corretas conforme o esperado. Do punhado de fluxos que continham excesso de 40Ar, apenas alguns o fizeram em quantidades significativas. O fluxo 122 a.C. do Monte Etna, por exemplo, deu uma idade errônea de 0,25 0,08 Ma. Note, no entanto, que mesmo um erro de 0,25 Ma seria insignificante em um fluxo de 20 Ma com conteúdo equivalente de potássio. Austin (1996) documentou o excesso de 40Ar no fluxo de dacito de 1986 de Mount St Helens, mas as quantidades são insuficientes para produzir erros significativos em todas as rochas, exceto as mais jovens.

O fluxo de 79 CE do Monte Vesúvio, cuja datação foi acima, também continha excesso de 40Ar. O método de isocrônico 40Ar / 39Ar utilizado pelos cientistas de Berkeley, no entanto, não requer quaisquer suposições sobre a composição do argônio preso na rocha quando se formou — pode ser atmosférico ou qualquer outra composição para esse assunto. Assim, qualquer erro potencial devido ao excesso de 40Ar foi eliminado pelo uso desta técnica, que não estava disponível quando os estudos de Dalrymple (1969) e Krummenacher (1970) foram concluídos.

Assim, a grande maioria dos fluxos de lava históricos que foram estudados, ou dão idades corretas, como esperado, ou têm quantidades de excesso de 40Ar radiogênico que seria insignificante em todas, exceto as rochas mais jovens. A técnica 40Ar / 39Ar, que agora é usada em vez de métodos K-Ar para a maioria dos estudos, tem a capacidade de detectar automaticamente e, em muitos casos, corrigir a presença de excesso de 40Ar, caso ele esteja presente.

Resumo

Neste breve artigo, descrevi brevemente 4 exemplos de estudos de datação radiométrica, onde existem evidências internas e independentes de que os resultados obtiveram idades válidas para eventos geológicos significativos. São esses estudos, e muitos mais como eles documentados na literatura científica, que os criacionistas precisam abordar antes que possam desacreditar a datação radiométrica. Suas chances de sucesso são próximas de zero. Mesmo que, contra todas as probabilidades, tenham sucesso, ainda não demonstrará que a Terra é jovem. Somente quando os criacionistas da Terra jovem produzirem provas quantitativas e científicas convincentes de que a terra é jovem, valerá a pena ouvir sobre essa importante questão científica.

Este artigo é uma tradução. O original pode ser lido aqui. O autor deste breve artigo é Brent Dalrymple, um geólogo estadunidense laureado com a Medalha Nacional de Ciências (2003). 

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