Mi a baj a kormeghatározással?

2010. 01. 25.

Vértől csöpögő kézzel írom ezt a bejegyzést, vért maszatolok szét a billentyűzeten – súlyos sebet ejtettem >az előző bejegyzésben< a szent tehénen. Legyünk kegyesek, és vágjuk el a torkát végre – ebben a kiegészítő bejegyzésben leírom, miért nem tudhatjuk a Föld és az egyes földtörténeti rétegek korát.

Mint az előző bejegyzésben már leírtam, a rétegek korát az „index fosszíliák” kora alapján állapítják meg, mindennemű fosszília korát pedig az alapján, melyik rétegből származik. A tudomány nem tudja elkerülni a körkörös hivatkozást a kormeghatározásnál, a radiometrikus kormeghatározásnak ebben vajmi kevés szerepe van, a rétegek korát már a XIX. században megállapították, Darwin olykor évszázadra pontos értékeket is bemondott, hasraütésre.

Persze felfoghatjuk Lyellt, Darwint és XIX. századi követőiket zseniális látnokoknak is, akik pusztán teória segítségével pontosan megjövendölték az egyes rétegek abszolút korát, majd a modern technika később empirikus bizonyítékot szolgáltatott mindehhez: a radiometrikus kormeghatározással.

A helyzet azonban az, hogy ezek a kormeghatározási módszerek csak elméletben működnek, gyakorlatban nem. Anomáliás, a feltételezett kortól messze eltérő értékeket adnak vissza – mindjárt meglátjuk, hogy miért.

Először is szögezzünk le valamit, mielőtt az anomáliás értékek heves letagadása megindul: az ilyen értékek hiánya, tehát az, hogy egy adott csontváz minden darabja minden laborban azonos értéket ad vissza, önmagába nem számítana bizonyítéknak a kormeghatározás működőképességét illetően – ahogy az sem, hogy minél mélyebbre ásunk, annál magasabb értékeket kapunk. A konzisztens és a korrekt között ugyanis óriási különbség van! Ha én egy olyan vonalzóval méregetek tárgyakat, amelyen 1.3 valós mm van feltüntetve „1 mm”-ként, minden egyes alkalommal, mikor megmérek egy 10 cm-es tárgyat, 7,7 cm-t fogok eredményül kapni, 20 centis tárgyakra pedig 15,4 cm-t. Konzisztensek az értékek, ez nem jelenti azt, hogy helyesek, és a vonalzóm jól működik.

Hogy működik a radiometrikus kormeghatározás?

Gyakorlatilag az összes formája azon alapul, hogy bizonyos instabil izotópok felezési ideje ismert, így az izotóp és a bomlástermék közötti arány megmutatja, hogy a folyamat mikor kezdődött el. Nagyszerű, azonban:

1. Számú probléma: az izotópok felezési idejét empirikus úton mutatták ki, vagyis méréseket végeztek, s a mérések konzisztens értékeket adtak vissza – ebből vonták le a következtetést, hogy a felezési idő állandó. Ez olyan, mintha próbálgatásos módszerrel akarnám bebizonyítani, hogy két szám összege mindig páros lesz (hm, lássuk csak, 11+5, 2+4, 8+120, 51+37, 62+2, 469+55, végtelenségig folytathatnám), figyelmen kívül hagyták azokat a környezeti tényezőket, amelyek a bomlás sebességét befolyásolhatják, s amelyek vélhetően minden mérési kísérletnél azonosak voltak – azonban nem tudhatjuk, hogy az elmúlt több százmillió évben különböztek-e, csak feltételezzük, hogy nem. Ilyen pl. a Nap által kibocsátott röntgen és ultraröntgen frekvenciájú sugárzások hatása a radioaktív folyamatokra. A >rádió 6. adásában< beszéltünk róla, hogy a Nap spektrumja emberi léptékkel mérhető időn belül is változik – mit mondjunk akkor több százmillió évről?

A valós helyzet az, hogy az instabil izotópok bomlása „véletlenszerűen” történik. Mivel nagyon-nagyon sok van belőlük egy vizsgált mintában, így a statisztikai várható érték nagyjából stabil. (Várható érték: egymillió pénzfeldobásból nagyjából félmillió írás, félmillió fej lesz.) Azonban a véletlen azt jelenti, hogy olyan jelenség, amelynek az okozója nem ismert, így aztán pláne nem tudhatjuk, milyen fizikai hatások befolyásolhatják ezt, mi késztetheti arra az instabil izotópot, hogy azt mondja: na én most hirtelen felbomlok… Ennek megfelelően már nem meglepő, hogy >felfedezték<, a felezési idő egyáltalán nem olyan megbízható geológiai óra, mint hitték…(Aki az ICR-t elfogultnak/szavahihetetlennek tartja, megnézheti a Science ott hivatkozott pénteki számát is, bár azt nem lehet csak úgy ingyen elérni a neten.)

De tegyünk úgy, mintha a felezési idő állandó lenne, és menjünk tovább.

A hosszú távú (több százmillió, milliárd évre használható) kormeghatározási technikák közül a legmegbízhatóbbak az uránium-ólom és a kálium-argon kormeghatározás.

A 238-as tömegszámű uránium radioaktív bomlással 206-os ólmot ad, felezési ideje 4470 millió év körül van. (Ezt valószínűleg nem ülte végig senki, hanem pár napig/hétig figyelték a bomlást, és feltételezték, hogy az mindig is ilyen gyors volt/lesz.) A cirkónium kőzetek (ZrSiO₄) formálódásakor az ólom kiválik, így, ha ólmot találunk benne, az csakis az urán bomlása által jöhetett létre időközben – a kőzet megszilárdulásakor az ólom mennyisége 0 volt, így tudjuk, mikor szilárdult meg a kőzet, ha összehasonlítjuk az urán és ólom arányát. Logikus, tudományos, nagyszerű.

2. Probléma: Ez a módszer automatikusan feltételezi, hogy a Föld kérge megszilárdulás útján jött létre. Ezzel kapcsolatban lehet a polonium buborékokról anyagokat keresgélni, olvasgatni – lényeg a lényeg, ez csak egy sántikáló feltételezés.

De tegyünk úgy, mintha a Föld minden kőzete folyadékból szilárdult volna, és menjünk tovább.

Nézzük a kálium-argonos kormeghatározást, egy tipikus esetét annak, amikor tudjuk, hogy egy kőzet vulkanikus tevékenység eredménye! A kálium-argon módszer lényege, hogy a 40-es kálium 1248 millió éves felezéssel átalakul 40-es argonná és 40-es kalciummá. Ebből az argon az érdekes számunkra, hiszen az gáz, méghozzá nemesgáz, tehát megkötni sem fogja tudni semmi – gáz formájában marad, egészen addig, amíg a kőzetet meg nem olvasztjuk. Ekkor a folyadékból elillan, és a 40Ar mennyisége lenullázódik. A megszilárdulást követően a folyamat így nulláról kezdődik: a 40K és 40Ar arányából kiszámolható, mióta létezik szilárd formában az adott kőzet.

3. Probléma: Ez a módszer tesztelhető azáltal, hogy ember által ismert és megbízhatóan dokumentált időpontokban (az elmúlt 2-3 ezer évben) történt vulkánkitörésekből származó kőzeteket vizsgáljuk vele. Ha így teszünk, kiderül, hogy nem működik. Ugyanis, bár az argon elvileg távozik, gyakorlatilag nem – >többlet-argont tartalmaz< rengeteg vulkanikus kőzet. Akár van rá magyarázat, akár nincs, ez tény, ami az argonos kormeghatározásokat (az első két problémát figyelmen kívül hagyva is) használhatatlanná teszi: A többletargontól a K/Ar arány csökken, és a kőzet korát nagyságrendileg túlbecsülik. Hasonlóan, a geológusok egyes lelőhelyeken többlet-ólmot találtak cirkónium kőzetekben is, tehát ez a probléma az urán-ólom módszerre is kiterjed – és „korrekciós értékek” megállapításával küszöbölték ki, vagyis gyakorlatilag olyan szorzókkal, amelyeket egyedül az a szándék határozott meg, hogy a módszer továbbra is működőképesnek lássék.

De tegyünk úgy, mintha az argon mindig nullázódna vulkánkitörésnél, és menjünk tovább.

4. Probléma: Sok esetben nem csak az argon, a kálium mennyisége sem úgy alakul, ahogy azt szeretnénk. A mérési módszert tufára is alkalmazzák, amelyből hiányzik a szilárd lávaszerkezet, „szivacsos” jellegű, gyorsan erodálódó kőzet, és a víz kimoshatja belőle a kálium egy részét. Ettől a K/Ar arány megintcsak alacsonyabb lesz, amely szintén irreálisan magas korok megállapításához vezet.

A kormeghatározás „gyengeségének” egyik tipikus és tudományos körökben meglehetősen közismert példája a KNM ER 1470 esete. 1968-ban Richard Leakey ásatásokat kezdett a KBS tufarétegen (Koobi Fora 105-ös parcella, FxJj1 lelőhely). A kőzet korát 212-230 millió év között állapították meg K-Ar kormeghatározással. Azonban 1972-ben maga Leakey fedezte fel a KBS tufa alatt a KNM ER 1470 koponyát, amelyet természetesen idővel „evolúciós láncszemnek” minősítettek, és az embertípust, amelyhez tartozott, „Homo Rudolfensisnek” nevezték el. Csakhogy van egy kis probléma: ha a KBS tufa alatt találták, 212 millió évnél idősebbnek kell lennie! Természetesen a valószínűbb magyarázat az volt, hogy a kőzet korát rosszul állapították meg, így újradatálták 1,89 millió évre, miután sikerült egy olyan mérési eredményt találni, amely összhangban volt a darwinista elképzeléssel.

A szénizotópos kormeghatározás

A szénizotópos kormeghatározás, bár csak néhány ezer (legfeljebb pár tízezer) évre pontos, különösen megbízhatónak számít, ugyanis ebbben az esetben ismert, megfigyelhető és mérhető folyamat eredményeként jön létre az instabil izotóp, amely viszonylag rövid – ezért elég pontosan mérhető – felezési idővel rendelkezik: 5730 év. A 14-es tömegszámú szénizotópról van szó, amely a stabil 14N-ből (természetes nitrogén) jön létre, külső hatásra. Ez a külső hatás elsősorban: a „kozmikus sugárzás”.

A kozmikus sugárzás neve megtévesztő, mivel itt valójában egy állandó részecskefolyamról van szó: nagyrészt protonok, kisebb részt teljes hélium atomok, valamint egyéb atommagok és elektronok jönnek a világűrből. Itt igen nagy energiájú részecskékről beszélünk, összehasonlításképpen: egy részecskegyorsító által indukált 1-10 TeV energiánál számilliószor nagyobb, 10²⁰ eV körüli értékről. Ezek tehát géppuskaként lyuggatják keresztül a szilárd anyagot – ez fontos lesz később. Forrásuk: a csillagok, tehát a Nap is. De nem kell aggódnunk a géppuskatűz miatt – bár egyesek szerint a bőr öregkori ráncosodását ez okozza –, idelent a légkör, a Föld mágneses tere és a napszél együttes védelmét élvezzük. A Nap tehát gerjeszti és csillapítja is ezt a „sugárzást”. A napszél jóval kisebb energiájú és mágnesesen töltött részecskékből van, amelyek segítenek a Föld mágneses terének ezen részecskék lelassításában. A légkörbe érve azután nekiütköznek a nitrogén- és oxigénmolekuláknak és szétbomlanak pionokra, kaonokra és egyéb szubatomi részecskékre, valamint tényleges elektromágneses sugárzásra (gamma és annál magasabb frekvenciák). A nagyobb atommagok azonban egész protonokat is „szülhetnek”, amelyek már kisebb sebességgel haladnak tovább, így nagyobb eséllyel haladnak át a légkörön, s csak egy szilárd testben fognak megállni – ez szintén fontos lesz mindjárt. És természetesen ezek az ütközések hozzák létre a stabil 14N-ből a kormeghatározáshoz használt 14C-t.

A legtöbbször, amikor a szénizotópos kormeghatározást megmagyarázzák, nem ismertetik ilyen részletesen a folyamatot, pedig fontos ilyen mélységében megérteni, hogy lássuk, miért nem működik.

A 14C tehát folyamatosan termelődik a légkörben, ugyanakkor folyamatosan bomlik is, hiszen instabil. Hogy hány darab 14C atom termelődik egy másodperc alatt, az (elvileg, az egyszerűség kedvéért) állandó, azonban minél több van belőle, annál több bomlik el egy másodperc alatt – így, amikor ez a szám eléri a termelődés számát, egy egyensúlyi helyzet áll be, és onnantól a 14C mennyisége a légkörben állandó. A 14C úgy viselkedik, mint egy „igazi” szénatom, reakcióba lép az oxigénnel, CO₂ lesz belőle, amelyet a növények belélegeznek, beépítenek saját testükbe, az állatok pedig megeszik őket és egymást – így az egyensúlyi helyzet beállta után idővel minden élőlényben a 14C koncentráció konstans lesz. Egészen addig, amíg meg nem hal, abba nem hagyja a légzést és a táplálkozást, így nem juthat a szervezetébe újabb 14C, hanem csak a meglevő fog bomlani, 5730 évente feleződni.

Így a 14C mennyisége megmutatja, milyen régen halott egy élőlény.

Problémák:

Nem tudjuk, a múltban milyen mennyiségű és összetételű volt a kozmikus sugárzás. Erre vannak becslések, amelyeket számításba vesznek – de nincsenek konkrét és tudományos precizitással használható adatok. Honnan lennének?

Nem tudjuk, a múltban a napszél milyen erős volt.

Nem tudjuk, a Föld milyen idős (lásd fentebb), sem azt, hogy létezése során mindig azonos lett volna a légkörének összetétele (sőt, tudjuk, hogy ez nem így van), így nincs valós okunk feltételezni, hogy az egyensúlyt elérte volna a Föld. Amikor a kormeghatározás ezen módját feltalálták, már réges-régen vitán felül álló, elfogadott „tény” volt, hogy a Föld több milliárd éves, ma ismert légköre sok százmillió éve állandó, így ezzel a problémával nem foglalkozott senki. Annak ellenére, hogy mérési eredmények szerint a légkör 14C koncentrációja enyhén növekedett az elmúlt évtizedekben, holott csökkenie kellene az emberi tevékenység következtében (a fosszilis energiahordozókból származó szén-dioxidban sokkal kevesebb a 14C).

Az élőlényekben konstansan jelen lévő szénatomok (nem lélegzünk ki naponta több kilónyi szenet, ugye) körében a 14C koncentráció csak csökken, és a húsevés nem növeli – vagy nem jelentősen –, hiszen valódi légköri 14C-t csak a növényeken keresztül nyerhetünk. Ezért az állatok 14C koncentrációja mindig kisebb lesz a légkörinél…

Illetve lenne, ha az élőlények testében nem zajlana nagyon kis mennyiségű átalakulás. A kozmikus háttérsugárzás protonjainak töredékrésze eljut hozzánk (lásd fentebb, az „ez fontos lesz” részeket). Ez az átalakulás pedig a természetben teljesen fedetlenül maradó holttestekben a halál után is folytatódik, mivel az élő szervezetben elég jelentős mennyiségben találhatóak nitrogénatomok.

Ráadásul azt sem tudjuk, hogy egyes, a mérhető tartományon kívül eső frekvenciák is közre játszhatnak-e az átalakulásban, azt pedig főleg nem, hogy a 14C bomlását elősegítheti vagy gátolhatja-e valamilyen nem ismert fizikai tényező. (Amint az az 1. sz. problémánál már szóba került.) Mindezek fényében megállapítható: nem csoda, hogy nem mindig működik jól ez a metódus.

Ez csak egy kis ízelítő volt, rengeteg anyagot lehet találni az Interneten, pro és kontra, azt hiszem, elég sok adatot, keresőszót írtam ebbe a bejegyzésbe, amelynek mentén el lehet indulni…