ما هي شروط التأريخ بعنصر مشع؟

ما هو التأريخ بعنصر مشع؟

التأريخ الإشعاعي (بالإنجليزية: radioactive dating) هو تقنية تُستَخدَم لتأريخ المواد العضوية وغير العضوية بناءً على مبدأ عملية الاضمحلال الإشعاعي، حيث إن الاضمحلال الإشعاعي هو عملية طبيعية تحدث للنظائر عندما تكون أنويتها الذرية غير مستقرة، بحيث تتحلل لتصل إلى مرحلة أكثر استقراراً، مصحوبة بإطلاق أشعة مثل أشعة ألفا أو بيتا أو غاما، وتؤدي عملية الاضمحلال الإشعاعي إلى تكون نوى أكثر توازناً، وعندما يتوازن عدد البروتونات والنيوترونات، تصبح الذرة أكثر استقراراً.^[١]

شروط التأريخ بالعناصر المشعة

يتطلب التأريخ الإشعاعي وجود عنصر مشع في المادة التي يُراد تأريخها، والعنصر المشع هو نظير لعنصر كيميائي محدد يمتلك عدداً معيناً من النيوترونات التي يجعل أنويتها غير مستقرة وبالتالي تصبح نظائر مشعة، بحيث يتم فحص كمية النظير المشع داخل المادة التي يُراد تأريخها وفحص كمية نتاج الاضمحلال الإشعاعي لهذا النظير، والتي تتشكل بمعدل ثابت ومعروف حسابياً، ومن ثم تتم مقارنة كمية النظير ونتاج اضمحلاله وحساب كمية الجزء التي تحلل إشعاعياً، ومن هنا يمكن حساب الوقت الزمني الذي تم استغراقه في هذا التحلل، يستند التأريخ الإشعاعي على مبدأ أن النظائر تضمحل إشعاعياً بمعدل زمني ثابت لكل نظير، ولهذا يمكن استخدامه في الـتأريخ.^[٢]

كما أن التأريخ بعنصر مشع يعتمد على قانون الاضمحلال الإشعاعي، والذي ينص على أن احتمال اضمحلال النواة لكل وحدة زمنية ثابت ومستقل عن الزمن، ويسمى هذا الثابت ثابت الاضمحلال، ويرمز له بالرمز (λ،lambda)، وقد يختلف هذا الثابت بين أنواع مختلفة من النوى، تبعاً لنظير العنصر، بحيث يمكن حساب ذلك بعلاقة أسية بين الاضمحلال الإشعاعي لعدد معين من الذرات والزمن من خلال معادلة الاضمحلال الإشعاعي لكتلة معينة (N = N₀.e^{-λt) [٢]}

التأريخ بالعناصر المشعة واستخداماته

تم اكتشاف النشاط الإشعاعي الطبيعي للعناصر في عام 1896 من قبل الفيزيائي الفرنسي هنري بيكريل، أما التأريخ الإشعاعي، فقد كان مقترحاً من قبل الكيميائي الأمريكي بيرترام بولتوود عندما لاحظ أن الرصاص كان ناتجاً عن الاضمحلال الإشعاعي لعنصر اليورانيوم، والذي يمكن استخدامه كساعة داخلية لتأريخ الصخور، ومن هنا بدأ التأريخ الإشعاعي للمواد غير العضوية، وفي منتصف أربعينات القرن الماضي، تم اكتشاف اضمحلال نظير عنصر الكربون (C-14) والذي يوفر طريقة لتأريخ المواد العضوية.^[٣]

يستخدم التأريخ بعنصر مشع لقياس العمر الجيولوجي للطبقات الصخرية، وتشترط طريقة التأريخ هذه وجود عنصر مشع في الصخور، ولهذا فهو لا يستخدم في تأريخ الصخور الرسوبية، وإنما يستخدم في تأريخ الصخور التي تحتوي على معادن وعناصر تضمحل إشعاعياً.^[١]

كما أن من أكثر طرق التأريخ الجيولوجي شيوعاً هو التأريخ باليورانيوم والرصاص، حيث يمكن تقدير عمر القشرة الأرضية من خلال نسبة كميات اليورانيوم-238 لكميات الرصاص -206 الموجودة في العينات الجيولوجية، حيث إن عمر النصف الطويل لنظير اليورانيوم-238 يساوي 4.51×10⁹ سنوات، مما يجعله مناسباً للاستخدام في تقدير عمر أقدم الصخور النارية، والتي تدل على العمر النسبي للأرض.^[٢]