Mitä puoliintumisaika tarkoittaa evoluutiota

Ehkä eniten käytetty todiste evoluutioteoria kautta luonnonvalinta on fossiilitiedot. Fossiilitiedot voivat olla epätäydellisiä, eivätkä ne välttämättä koskaan täyty kokonaan, mutta evoluutioon ja siihen, miten se tapahtuu fossiilitiedotteessa, on vielä monia vihjeitä.

Yksi tapa auttaa tutkijoita sijoittamaan fossiilit oikeaan aikakauteen geologinen aikataulu on radiometrisen datan avulla. Tätä kutsutaan myös absoluuttiseksi ajankohdaksi. Tutkijat käyttävät fossiilien tai fossiilien ympärillä olevien kivien radioaktiivisten elementtien hajoamista selvittääkseen säilyneen organismin iän. Tämä tekniikka perustuu puoliintumisajan ominaisuuteen.

Puoliintumisajalla tarkoitetaan aikaa, joka kuluu siihen, kun puolet radioaktiivisesta aineesta hajoaa tytärisotooppiksi. Kun elementtien radioaktiiviset isotoopit hajoavat, ne menettävät radioaktiivisuutensa ja niistä tulee aivan uusi elementti, joka tunnetaan tytärisotooppina. Mittaamalla alkuperäisen radioaktiivisen alkuaineen määrän suhde tytär-isotooppiin, tutkijat voivat määrittää, kuinka monta puoliintumisaikaa elementti on läpikäynyt, ja siitä voidaan selvittää näyte.

Useiden radioaktiivisten isotooppien puoliintumisajat tunnetaan ja niitä käytetään usein vasta löydettyjen fossiilien iän selvittämiseen. Eri isotoopeilla on erilaiset puoliintumisajat ja joskus useampaa kuin yhtä läsnä olevaa isotooppia voidaan käyttää fossiilin vielä täsmällisemmän iän saamiseksi. Alla on kaavio yleisimmin käytetyistä radiometrisistä isotoopeista, niiden puoliintumisajoista ja tytärisotoopeista, joista ne hajoavat.

Oletetaan, että löysit fossiilin, jonka luulet olevan ihmisen luuranko. Paras radioaktiivinen elementti, jota käytetään nykyään ihmiskunnan fossiileihin, on hiili-14. Syitä siihen on useita, mutta pääasiallinen syy on, että hiili-14 on luonnossa esiintyvä isotooppi kaikissa elämän muodoissa ja sen puoliintumisaika on noin 5730 vuotta, joten pystymme käyttämään sitä nykyään "viimeisimpiin" elämän muotoihin verrattuna geologiseen aikaan mittakaavassa.

Sinulla olisi oltava pääsy tieteellisiin välineisiin, jotka voisivat mitata radioaktiivisuus näytteessä, joten laboratorioon menemme! Kun olet valmistellut näytteen ja pannut sen koneeseen, lukemasi mukaan sinulla on noin 75% typpeä 14 ja 25% hiiltä-14. Nyt on aika käyttää näitä matemaattisia taitoja hyvään käyttöön.

Yhdessä puoliintumisajasta sinulla olisi noin 50% hiili-14 ja 50% typpi-14. Toisin sanoen, puolet (50%) hiilestä-14, jonka kanssa aloitit, on hajonnut tytär-isotooppiksi typpi-14. Kuitenkin lukemasi radioaktiivisuuden mittauslaitteesta sanoo, että sinulla on vain 25% hiili-14 ja 75% typpi-14, joten fossiilillasi on oltava ollut yli yksi puoliintumisaika.

Kahden puoliintumisajan jälkeen toinen puoli jäljelle jääneestä hiili-14: stä olisi hajonnut typpeksi-14. Puolet 50%: sta on 25%, joten sinulla olisi 25% hiili-14 ja 75% typpi-14. Tämä on mitä lukemasi sanoi, joten fossiilillesi on tehty kaksi puoliintumisaikaa.

Nyt kun tiedät kuinka monta puoliintumisaikaa on kulunut fossiilillesi, sinun on kerrottava puoliintumismääräsi monella vuodella yhdellä puoliintumisajalla. Tämä antaa sinulle ikän 2 x 5730 = 11 460 vuotta. Fossiilisi on organismista (ehkä ihmistä), joka kuoli 11 460 vuotta sitten.