Potassium-Argon (K-Ar) Dating

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.