7. Геологические часы; радиоактивные ряды

Все тяжелые элементы неустойчивы. Нестабильны и некоторые изотопы легких элементов. Если они встречаются в природе и сейчас, то лишь потому, что распадаются они чрезвычайно медленно. В сравнении со временем их распада возраст горных пород и даже возраст Земли невелик. Имеющиеся сейчас количества этих изотопов - остаток того запаса, который был на молодой Земле.

Атом радиоактивного изотопа распадается в результате спонтанного процесса, идущего в ядре. Момент, когда данный атом распадется, непредсказуем. Но если имеется большое число таких атомов, в игру вступают статистические законы, которым подчиняется процесс распада этого изотопа. Вероятность того, что определенная доля данного количества атомов радиоактивного изотопа распадется за определенное время, постоянна для каждого изотопа. Она не зависит от того, сколько атомов мы взяли. Но у каждого изотопа она другая. Зная эту вероятность, мы можем предсказать, как будет уменьшаться со временем количество нестабильного изотопа.

Так как распад отдельных атомов - случайный процесс, то скорость распада некоего количества радиоактивного изотопа пропорциональна числу исходных атомов. Коэффициент пропорциональности, характерный для данного изотопа, называется постоянной распада [15].

Скорость распада радиоактивного изотопа для удобства можно выразить через так называемый период полураспада. Это время, за которое любое исходное количество атомов уменьшится в результате распада вдвое. Постоянная распада А, и период полураспада Т связаны формулой

Понятно, что для сравнения скорости распада разных изотопов мы не можем пользоваться периодом полного распада: он, по крайней мере теоретически, одинаков для всех изотопов и равен бесконечности. Распад радиоактивных изотопов - это так называемый экспоненциальный процесс. Пусть мы имеем некоторое количество изотопа, равное а. За время, равное периоду полураспада, распадается половина этого количества, ^a/₂, за следующий период полураспада - половина оставшегося количества, т. е. ^a/₄, и так далее. Теоретически весь первоначальный запас а распадется за бесконечно большое время.

Первичный, нестабильный изотоп называется материнским, или исходным, изотопом (Р)^*, а последний стабильный изотоп, получившийся в результате серии распадов, называется дочерним (D)^**. Обозначим число материнских атомов, бывших в горной породе в момент ее образования, через Р₀, а число материнских и дочерних атомов, присутствующих в ней сейчас, через P_t и D_t соответственно. Нетрудно рассчитать, сколько материнских атомов было в породе в момент ее образования:

^* (От англ. parent - родительский, исходный. - Прим. перев.)

^** (От англ. daughter - дочерний. - Прим. перев.)

Если мы примем, что ни материнские, ни дочерние атомы не уходили из породы и не поступали в нее извне за все геологическое время, то можно рассчитать, сколько времени прошло с момента образования интересующей нас породы:

Кроме такого анализа пород или отдельных минералов на содержание материнских и дочерних изотопов разных радиоактивных семейств, были сделаны попытки применить для целей датирования и другие радиометрические методы. В принципе эти методы сходны с только что рассмотренными. В настоящее время они имеют очень небольшое значение, поэтому я не буду их перечислять. Читатель может найти их доступное описание в литературе [3].

Разутешьтьте себя отдыхом с изящной проституткой, позвонив ей по контактному номеру телефона. Завсегда красивые индивидуалки со всего города ежедневно удовлетворяют сильные интимные желания.