Víme, že chemické prvky jsou určeny
počtem svých protonů.
Například draslík.
Podíváme se na periodickou tabulku prvků.
Mám tady část periodické tabulky.
Draslík má 19 protonů.
Zapisujeme to takto.
Je to tak trochu zbytečné.
Víme, že když je to draslík, jeho atom má 19 protonů.
A víme, že pokud má atom 19 protonů,
pak je to draslík.
Také víme, že ne všechny atomy daného prvku
mají stejný počet neutronů.
A pokud mluvíme o nějakém prvku,
ale s různými počty neutronů,
říkáme jim izotopy toho prvku.
Tak například draslík existuje ve formě,
kdy má přesně 20 neutronů.
Tomu říkáme draslík-39.
Hmotnostní číslo 39 je součet
19 protonů a 20 neutronů.
Toto je nejběžnější izotop draslíku.
Představuje přibližně tak
93,3% veškerého draslíku, který najdeme na Zemi.
A jaké jsou další izotopy draslíku?
Existuje také draslík - a znovu ten zápis
K a 19, což je trochu zbytečné -
také existuje draslík-41.
Tento typ má 22 neutronů.
22 plus 19 je 41.
Představuje asi 6,7% veškerého draslíku na planetě.
Pak existuje velmi vzácný izotop draslíku,
draslík-40.
Draslík-40 má samozřejmě 21 neutronů.
A je velmi, velmi, velmi vzácný.
představuje pouze 0,0117% veškerého draslíku.
Ovšem tento izotop draslíku je také
pro nás zajímavý pro účely datování
velmi starých hornin, hlavně starých vyvřelých hornin.
A jak si ukážeme, pokud umíme datovat vyvřelé horniny,
umožní nám to datovat další druhy hornin,
nebo další fosílie, ukryté mezi vrstvami
starých vyvřelých hornin.
Na draslíku-40 je tedy velmi zajímavé,
že jeho poločas rozpadu je 1,25 miliard let.
Má tedy tu výhodu, na rozdíl od uhlíku-14,
že s ním lze datovat opravdu velmi, velmi staré věci.
Každých 1,25 miliard let -
zapíšu to takto, 1,25 miliard let, to je poločas rozpadu -
bude přeměněno 50 % z jakéhokoli množství.
Z toho 11 % bude přeměněno na argon-40.
Argon máme tady.
Má 18 protonů.
Přeměnu na argon-40 si představte tak,
že draslík přijde o jeden proton,
ale má stejné hmotnostní číslo.
Takže jeden proton se nějak přeměnil na neutron.
Ve skutečnosti zachytí jeden z vnitřních elektronů,
a pak vyzáří další částice,
nechci ale zabíhat do kvantové fyziky,
ale tak se změní na argon-40.
89 % se promění na vápník-40.
V periodické tabulce je vápník tady, má 20 protonů.
V tomto případě se jeden z neutronů přemění na proton.
Tady se jeden proton
přemění na neutron.
Pro nás je velmi zajímavá
právě tato část.
Na argonu je totiž skvělé,
o tom jsme si trochu říkali ve videích o chemii,
že je to vzácný plyn, je nereaktivní.
Takže pokud se ocitne v tekutém prostředí,
prostě z něj vybublá ven.
Na nic se neváže,
takže prostě probublá ven do atmosféry.
Na tom všem je velmi zajímavé, to si dokážete představit,
co se děje při sopečné erupci.
Nakreslím tady sopku.
Toto bude naše sopka.
A ta někdy v minulosti vybuchla.
Při výbuchu vytekla všechna tato láva.
Ta láva obsahuje určité množství draslíku-40.
Vlastně už také obsahuje určité množství argonu-40.
Na argonu-40 je skvělé to,
že dokud je láva tekutá -
představme si tady tu lávu.
Je to masa částic, tady jí máme.
A mezi těmi částicemi bude i draslík-40.
Udělám ho barvou, kterou tady ještě nemáme.
Nakreslím draslík-40 purpurovou.
Tady máme několik draslíků-40.
Asi to přeháním.
Je to velmi vzácný izotop.
Ale pár částic draslíku-40 tu bude.
A už tu může být i pár částic argonu-40.
Ale argon-40 je vzácný plyn.
S ničím se nebude vázat.
A dokud je láva v tekutém stavu
bude z ní probublávat ven.
Bude vzlínat nahoru.
Nevytváří vazby.
Prostě se vypaří.
Neměl bych říkat vypaří.
V podstatě vybublá,
protože se s ničím neváže,
tak nějak prosákne ven, dokud je láva tekutá.
Na tom je zajímavé,
že po sopečné erupci,
a protože argon-40 uniká ven,
v době, kdy láva ztuhla ve vyvřelou horninu -
udělám vyvřelou horninu jinou barvou.
V době, kdy láva již ztuhla ve vyvřelou horninu,
všechen argon-40 je už pryč.
Už tam žádný není.
Díky sopečným událostem
a tomu, že tyto horniny byly tekuté,
se nám jaksi vynuloval obsah argonu-40.
Zůstal tu pouze draslík-40.
A proto nás zajímá právě argon-40,
protože vápník-40 se nemusel dostat ven.
Takže hornina již obsahuje vápník-40.
Nemusel se dostat ven.
Ale argon-40 vyprchal.
Jakoby se vynuloval.
Sopečné události vynulují obsah argonu-40.
Poté, co došlo k této události,
láva po ztuhnutí by neměla obsahovat žádný argon-40.
Když se teď posuneme do budoucnosti,
a podíváme se na tento vzorek - nakopíruji si to.
Když se posuneme do budoucnosti,
a zjistíme, že ve vzorku je nějaký argon-40 -
a víme, že to je vyvřelá hornina.
Víme, že vznikla při nějaké dávné sopečné události.
A víme, že tento argon-40 vznikl přeměnou draslíku-40.
Vznikl přeměnou draslíku-40.
A víme, že se přeměnil až po té sopečné události,
protože ten, co tam byl předtím, již vyprchal.
Jediná možnost, jak se v hornině udržel, je,
když z tekuté lávy vyprchává,
že se zachytil v hornině, která již byla ztuhlá.
Tak víme, že tento argon-40 zde je jedině proto,
že se přeměnil z draslíku-40.
Teď se podíváme na poměr.
Víme, že na každý tento argon-40,
protože pouze 11 % produktů přeměny je argon-40,
na každý z nich zde musí být
přibližně 9 částic vápníku-40 vzniklého přeměnou.
Takže víme, že na každý atom argonu-40
zde muselo být 10 původních atomů draslíku-40.
Teď se můžeme podívat
na poměr nynějšího počtu atomů draslíku-40
s tím, kolik atomů zde muselo být,
a na základě těchto znalostí ho vlastně můžeme datovat.
V dalším videu si projdeme tento matematický výpočet,
abychom viděli, jak se to dělá.
Je to užitečné hlavně proto,
že známe tento poměr.
K sopečným událostem sice nedochází denně,
ale když uvažujeme o milionech a milionech let,
v takovém časovém měřítku
k nim dochází celkem často.
Teď když kopneme do země...
Toto bude zemský povrch.
Když budeme kopat dost hluboko,
narazíme na vyvřelé horniny.
Budeme kopat hlouběji.
Další vrstva vyvřelé horniny bude tady.
Další vrstva vyvřelé horniny.
Tato bude obsahovat
určité množství draslíku-40.
Tady také bude určité množství draslíku-40.
A třeba tato bude obsahovat více argonu-40.
Tato ho má o něco méně.
Pomocí výpočtu, který si ukážeme v příštím videu,
můžeme říci,
za pomoci poločasu rozpadu a poměru obsahu argonu-40,
nebo poměru obsahu draslíku-40, který tu je,
k jeho obsahu, který zde původně byl,
zjistíme, že toto muselo ztuhnout
před 100 miliony let,
a zjistíme, že tato vrstva
ztuhla třeba před 150 miliony let.
A máme také jistotu, že tyto vrstvy
nebyly již dříve překopané a promísené,
to zjistíme tak, že prozkoumáme
vzorky půdy odebrané odtud.
Řekněme, že zde najdeme nějaké fosílie.
Datování uhlíkem-14 nám zde nepomůže,
protože jsou starší než 50 000 let.
Fosílie jsme našli mezi těmito dvěma vrstvami,
a to je dobrý ukazatel,
pokud máme jistotu, že vrstvy nejsou překopané,
že stáří fosílií je mezi 100 a 150 miliony let.
Tady se něco stalo.
Tyto fosílie se někde uložily.
Tento živočich zahynul,
a pak došlo k této sopečné události.
Díky tomu tedy dokážeme, i když přímo datujeme
pouze vyvřelé horniny,
dokážeme tak přibližně datovat objekty
mezi těmito vrstvami.
Nezjišťujeme pouze stáří vyvřelé horniny.
Můžeme tak datovat objekty, které jsou velmi, velmi staré
a dostaneme se mnohem dále do minulosti než s pomocí uhlíku-14.