Datas científicas para as épocas pré-históricas

Os relógios radioativos medem o tempo em milhões de anos, mas quão exatamente eles o medem?

Este artigo e os dois que seguem descrevem e avaliam os diferentes métodos de datação radioativa utilizados pelos geólogos para medir as idades das rochas e dos restos de organismos outrora vivos. Foram preparados por um físico nuclear com experiência de muitos anos, tanto em pesquisas como na industrialização, no campo da radioatividade.

“Sinkhole é um rico local de descobertas arqueológicas. Restos de 10.000 anos colocam os humanos na Flórida da Idade do Gelo, crêem os cientistas.”

“A mais antiga cabana da Idade da Pedra no Japão foi descoberta por escavações feitas perto de Osaca. Arqueólogos datam a cabana em cerca de 22.000 anos atrás.”

“Há cerca de um milhão de anos, um rio fluía pelo leste de Corona (Califórnia), e mastodontes, camelos, cavalos e coelhos estavam entre os animais pré-históricos que freqüentavam suas banquisas.”

AS RECENTES afirmações supracitadas são típicas das que anunciam descobertas feitas por arqueólogos e paleontólogos. A primeira coisa que as pessoas desejam saber sobre uma nova descoberta é: Quão antiga é? O cientista que conversa com os repórteres está sempre pronto a dar uma resposta, quer se baseie em evidência, quer seja simplesmente um palpite.

Quando lê tais notícias, será que às vezes lhe vem à mente a pergunta: Como é que sabem disso? Quão certo é que os humanos viviam na Flórida há 10.000 anos, e no Japão há 22.000 anos, ou que os mastodontes e os camelos perambulavam pela região da Califórnia um milhão de anos atrás?

Há diversos e diferentes métodos científicos de datar os restos antigos. Alguns são mais fidedignos do que outros, mas nenhum é tão seguro quanto as datas baseadas em registros históricos. Mas, os registros históricos do homem remontam apenas a 6.000 anos, no máximo. Quando voltamos mais para trás do que isso, as datas científicas são tudo que temos.

Datação Radioativa

Dentre os vários métodos de datação científica, os mais fidedignos são os relógios radioativos. Dependem das taxas de desintegração radioativa. Ao passo que outros métodos dependem dos processos de envelhecimento que podem atuar mais rápida ou mais lentamente, sob diferentes condições ambientais, tais como mudanças de temperatura, tem-se demonstrado que as taxas de desintegração radioativa não são afetadas por condições externas extremas.

O Relógio de Urânio-Chumbo

Podemos ilustrar o método com o primeiro relógio radioativo inventado, o qual se baseava na desintegração do urânio em chumbo. A desintegração radioativa se processa estritamente de acordo com uma lei da probabilidade estatística. A quantidade de urânio que se desintegra, numa unidade de tempo, é sempre proporcional à quantidade restante. Isto resulta numa curva semelhante à da ilustração (página 19), que mostra a quantidade restante em dado tempo. O tempo que leva para a metade do urânio se desintegrar é chamado de meia-vida. A metade da metade restante se desintegrará na próxima meia-vida, deixando um quarto do total original. Depois de três meias-vidas, restará um oitavo, e assim por diante. A meia-vida do urânio é de 4,5 bilhões de anos.

Visto que o urânio se transforma em chumbo, a quantidade de chumbo está aumentando sempre. A quantidade acumulada até certo tempo é indicada pela curva interrompida. A curva do chumbo é o complemento da curva do urânio, de modo que a soma dos átomos de chumbo com os átomos de urânio é sempre a mesma, igual ao número com que começamos.

Suponhamos, agora, que tenhamos uma rocha que contenha urânio, mas não chumbo, e a vedemos por completo, de modo que nada possa penetrar nem sair da rocha. Daí, algum tempo depois, nós a abrimos e medimos as quantidades de ambos os elementos. Podemos verificar, à base disso, por quanto tempo a rocha esteve vedada. Por exemplo, se encontrarmos iguais quantidades de chumbo e de urânio, saberemos que já se passou uma meia-vida, isto é, 4,5 bilhões de anos. Se verificarmos que apenas 1 por cento do urânio se desintegrou em chumbo, poderemos usar a fórmula matemática para a curva, a fim de calcular que transcorreram 65 milhões de anos.

Observe que não precisamos saber quanto urânio havia na rocha no começo, porque tudo que temos de medir é a proporção do chumbo em relação ao urânio no fim do período — o que é bom, nenhum de nós estava presente para medir coisa alguma no início do experimento.

Bem, talvez esteja pensando que estamos falando de períodos imensos de tempo, milhões e bilhões de anos. Qual é a possível utilidade de um relógio que funciona tão lentamente? Bem, aprendemos que a própria Terra já existe por alguns bilhões de anos, e que há rochas em alguns lugares que parecem ter estado ali por boa parte desse tempo. Assim, os geólogos acham tal relógio bem útil para se estudar a história da Terra.

Quão Certos São?

Temos de admitir que o processo de datação não é tão simples como descrevemos. Mencionamos que a rocha tem de estar isenta de chumbo no início. Isto geralmente não ocorre; existe algum chumbo no início. Isto dá à rocha o que é chamado de idade inata, algo mais do que zero. Também, presumimos que o urânio estava bem lacrado na rocha, de modo que nada pudesse penetrar ou sair dela. Às vezes isso pode acontecer, mas nem sempre. Por longos períodos de tempo, parte do chumbo ou do urânio pode vazar na água subterrânea. Ou mais urânio ou chumbo podem penetrar, especialmente se for rocha sedimentar. Por este motivo, o relógio de urânio-chumbo funciona melhor em rochas ígneas.

Outras complicações se derivam de que outro elemento, o tório, que pode existir no mineral, também é radioativo e lentamente se desintegra em chumbo. Além disso, o urânio possui um segundo isótopo — idêntico quimicamente, mas diferente em massa — que se desintegra a uma taxa diferente, também formando o chumbo. Cada um deles termina em um diferente isótopo de chumbo, de modo que necessitamos, não apenas de um químico, com seus tubos de ensaio, mas também de um físico, com um instrumento especial para separar os vários isótopos, chumbos de diferentes massas.

Sem entrarmos em pormenores quanto a tais problemas, podemos entender que os geólogos que utilizam o relógio de urânio-chumbo têm de precaver-se quanto a diversas armadilhas, se hão de obter uma resposta razoavelmente fidedigna. Alegram-se de possuir outros métodos radiométricos para comprovar suas medições de idades. Dois outros foram desenvolvidos que podem, com freqüência, ser empregados na mesma rocha.

O Relógio de Potássio-Argônio

O que tem sido mais amplamente utilizado é o relógio de potássio-argônio. O potássio é um elemento mais comum do que o urânio — o cloreto de potássio é vendido em mercearias como substituto do sal comum. Consiste mormente em dois isótopos, com massas 39 e 41, mas um terceiro isótopo, de massa 40, apresenta fraca radioatividade. Um dos produtos de sua desintegração é o argônio, um gás inerte que constitui cerca de 1 por cento da atmosfera. O potássio de massa 40 possui meia-vida de 1,4 bilhão de anos, o que o torna adequado para medir certo leque de idades que varia de dezenas de milhões até bilhões de anos.

Em contraste com o urânio, o potássio acha-se bem difundido na crosta terrestre. É elemento constituinte de muitos minerais nas rochas mais comuns, tanto ígneas como sedimentares. As condições exigidas para que o relógio de potássio-argônio opere são as mesmas conforme explicadas acima: O potássio tem de estar isento de argônio quando o relógio começa a operar, isto é, quando o mineral é formado. E o sistema tem de permanecer vedado enquanto durar o período envolvido, não permitindo que nenhum potássio ou argônio escape ou penetre.

Quão bem funciona, na prática, este relógio? Às vezes, muito bem, mas, outras vezes, pessimamente. Às vezes fornece idades muitíssimo diferentes das do relógio de urânio-chumbo. Em geral, estas são menores; tais resultados são atribuídos à perda de argônio. Mas, em outras rochas, as idades do potássio e do urânio concordam bem de perto.

Um emprego do relógio de potássio-argônio muito digno de ser divulgado foi na datação de uma rocha trazida da lua pelos astronautas da Apolo-15. Usando uma lasca desta rocha, os cientistas mediram o potássio e o argônio, e determinaram que a idade da rocha era de 3,3 bilhões de anos.

O Relógio de Rubídio-Estrôncio

Recentemente se desenvolveu outro relógio radioativo para os minerais. Baseia-se na desintegração do rubídio em estrôncio. O rubídio se desintegra de forma incrivelmente lenta. Sua meia-vida é de 50 bilhões de anos! Tão pouco dele se desintegrou até mesmo nas mais antigas rochas que são necessárias medições meticulosas para diferençar o estrôncio 87 acrescentado do estrôncio primordial. Talvez haja centenas de vezes mais estrôncio do que rubídio no mineral, e até mesmo em um bilhão de anos, apenas um pouco mais de 1 por cento do rubídio se desintegra. Apesar destas dificuldades, mediu-se, em alguns casos, a quantidade ínfima de estrôncio produzida pela desintegração. Este relógio é valioso para se comprovar as idades encontradas por outros métodos.

Um exemplo excitante do emprego deste método foi num meteorito que os astrônomos acreditam talvez ser semelhante às rochas que teoricamente se aglomeraram para formar os planetas, um restante da matéria primordial de que foi feito o sistema solar. A idade indicada, 4,6 bilhões de anos, era coerente com este conceito.

Um notável êxito do relógio de rubídio-estrôncio foi em datar a mesma rocha lunar descrita acima. Cinco diferentes minerais contidos na rocha foram submetidos a teste, e conjuntamente indicaram uma idade de 3,3 bilhões de anos, a mesma que a idade indicada pelo potássio-argônio.a

Em alguns casos, as idades comparativas obtidas por estes três relógios geológicos concordam de perto, e dão-nos a confiança de que as idades em tais casos são, mui provavelmente, corretas. Deve-se sublinhar, contudo, que tais casos mostram que tipo de concordância é possível — mas somente sob as condições ideais. E as condições geralmente não são as ideais. Poder-se-ia fornecer listas muito mais extensas de comparações que se chocam umas com as outras.

Os Paleontólogos Tentam Datar os Fósseis

Os paleontólogos têm tentado copiar o êxito dos geólogos em datar as rochas com apenas alguns milhões de anos. Alguns de seus fósseis, crêem eles, poderiam enquadrar-se nesta categoria de idade. Mas, vejam só, o relógio de potássio-argônio não funciona tão bem para eles! Naturalmente, não se encontram fósseis em rochas ígneas, mas apenas nas sedimentares, e, para estas, a datação radiométrica não é geralmente fidedigna.

Uma ilustração disto é quando os fósseis foram enterrados numa espessa precipitação de cinza vulcânica que, mais tarde, consolidou-se para formar um tufo. Trata-se realmente dum estrato sedimentar, mas se compõe de matéria ígnea que se solidificou no ar. Se puder ser datada, servirá para indicar a idade do fóssil, represado nela.

Tal caso foi encontrado no desfiladeiro Olduvai, na Tanzânia, onde fósseis de animais simiescos atraíram especial atenção porque seus descobridores afirmaram que eram aparentados dos humanos. As primeiras medições de argônio no tufo vulcânico em que os fósseis foram encontrados mostravam uma idade de 1,75 milhão de anos. Medições posteriores, porém, feitas em outro laboratório qualificado, forneceram resultados de meio milhão de anos a menos. Muitíssimo desapontadora para os evolucionistas foi a descoberta de que as idades de outras camadas do tufo, acima e abaixo, não eram coerentes. Às vezes, a camada superior tinha mais argônio do que a abaixo dela. Mas tudo isto está errado — falando-se geologicamente — a camada superior teve de ser depositada depois da camada inferior, e deveria conter menos argônio.

A conclusão foi que o “argônio herdado” estava comprometendo as medições. Nem todo o argônio previamente formado tinha sido expulso por combustão da rocha fundida. O relógio não tinha sido fixado em zero. Se apenas um décimo de 1 por cento do argônio previamente produzido pelo potássio tivesse ficado na rocha quando ela se derreteu no vulcão, o relógio iniciaria com uma idade inata de cerca de um milhão de anos. Como se expressou certo perito: “Algumas datas devem estar erradas, e, se algumas estão erradas, talvez todas elas estejam erradas.”

Apesar das opiniões dos peritos de que estas datas talvez não tenham nenhum sentido, a idade original de 1,75 milhão de anos para os fósseis de Olduvai continua a ser citada em revistas populares dedicadas à evolução. Não dão ao leitor leigo nenhum aviso de que tais idades não são realmente nada mais do que palpites.

[Nota(s) de rodapé]

[Destaque na página 18]

Os geólogos que utilizam o relógio de urânio-chumbo têm de precaver-se quanto a diversas armadilhas.

[Destaque na página 20]

Não dão nenhum aviso de que tais idades não são nada mais do que palpites.

[Diagrama na página 18]

(Para o texto formatado, veja a publicação)

Urânio

Chumbo

Quanto urânio (ou chumbo) esta rocha possuía originalmente?

Quanto urânio (ou chumbo) vazou para a rocha, mais tarde?

Quanto chumbo se derivou da decomposição do tório?

[Gráfico na página 19]

(Para o texto formatado, veja a publicação)

O decréscimo do urânio é diretamente proporcional ao aumento do chumbo.

100%

50%

25%

12.5%

Meias-vidas 1 2 3

chumbo (argônio)

(potássio) urânio