Die radiometrische Datierung von Gesteinen und Mineralien unter Verwendung natürlich vorkommender, langlebiger radioaktiver Isotope ist für Jung-Erde-Kreationisten lästig, weil die Techniken überwältigende Beweise für die Altertümlichkeit der Erde und des Lebens geliefert haben. Einige so genannte Schöpfungswissenschaftler haben versucht zu zeigen, dass die radiometrische Datierung aus theoretischen Gründen nicht funktioniert (z. B. Arndts und Overn 1981; Gill 1996), aber solche Versuche haben ausnahmslos fatale Fehler (siehe Dalrymple 1984; York und Dalrymple 2000). Andere Kreationisten haben sich auf Fälle konzentriert, in denen die radiometrische Datierung falsche Ergebnisse zu liefern scheint. In den meisten Fällen sind diese Bemühungen fehlerhaft, weil die Autoren die Daten, die sie zu analysieren versuchen, missverstanden oder falsch dargestellt haben (z. B. Woodmorappe 1979; Morris HM 1985; Morris JD 1994). Nur selten findet ein Kreationist tatsächlich ein falsches radiometrisches Ergebnis (Austin 1996; Rugg und Austin 1998), das nicht bereits in der wissenschaftlichen Literatur aufgedeckt und diskutiert wurde.
Der kreationistische Ansatz, sich auf Beispiele zu konzentrieren, bei denen die radiometrische Datierung falsche Ergebnisse liefert, ist aus zwei Gründen merkwürdig. Erstens liefert er keinerlei Beweise für ihre Behauptung, dass die Erde sehr jung ist. Wenn die Erde nur 6000-10 000 Jahre alt wäre, dann sollte es doch sicher einige wissenschaftliche Beweise geben, die diese Hypothese bestätigen; doch die Kreationisten haben bis jetzt nicht einen Fetzen davon produziert. Wo sind die Daten und Altersberechnungen, die zu einer konsistenten Reihe von Altersangaben für alle Gesteine auf der Erde sowie für die vom Mond und den Meteoriten führen, die nicht älter als 10 000 Jahre sind? Eklatant abwesend, wie es scheint.
Zweitens ist es ein Ansatz, der von vornherein zum Scheitern verurteilt ist. Kreationisten scheinen zu denken, dass ein paar Beispiele für falsche radiometrische Alter alle Ergebnisse der radiometrischen Datierung ungültig machen, aber eine solche Schlussfolgerung ist unlogisch. Selbst Dinge, die gut funktionieren, funktionieren nicht immer und unter allen Umständen gut. Versuchen Sie zum Beispiel, beim Schwimmen eine Uhr zu tragen, die nicht wasserdicht ist. Sie wird wahrscheinlich versagen, aber was würde ein vernünftiger Mensch daraus schließen? Dass Uhren nicht funktionieren? Wohl kaum.
Ein paar verifizierte Beispiele für falsche radiometrische Alter sind einfach nicht ausreichend, um zu beweisen, dass die radiometrische Datierung ungültig ist. Sie zeigen nur, dass die Methoden nicht unfehlbar sind. Diejenigen von uns, die Datierungstechniken entwickelt und eingesetzt haben, um wissenschaftliche Probleme zu lösen, sind sich sehr wohl bewusst, dass die Systeme nicht perfekt sind; wir selbst haben zahlreiche Beispiele für Fälle geliefert, in denen die Techniken versagen. Wir testen sie oft unter kontrollierten Bedingungen, um zu lernen, wann und warum sie versagen, damit wir sie nicht falsch anwenden. Wir haben sogar ganze Techniken in Verruf gebracht. Zum Beispiel wurde nach umfangreichen Tests über viele Jahre hinweg festgestellt, dass die Uran-Helium-Datierung höchst unzuverlässig ist, weil das kleine Heliumatom im Laufe der geologischen Zeit leicht aus den Mineralien herausdiffundiert. Daher wird diese Methode nur noch in seltenen und hochspezialisierten Anwendungen eingesetzt. Andere Datierungsmethoden, wie K-Ar (Kalium-Argon und seine neuere Variante 40Ar/39Ar), Rb-Sr (Rubidium-Strontium), Sm-Nd (Samarium-Neodynium), Lu-Hf (Lutetium-Hafnium) und U-Pb (Uran-Blei und seine Variante Pb-Pb), haben sich alle bewährt. Diese Methoden liefern in den meisten Fällen wertvolle und gültige Altersdaten, obwohl es einen kleinen Prozentsatz von Fällen gibt, in denen sogar diese allgemein zuverlässigen Methoden falsche Ergebnisse liefern. Solche Fehler können auf Laborfehler (Fehler passieren), unerkannte geologische Faktoren (die Natur macht uns manchmal etwas vor) oder auf eine falsche Anwendung der Techniken (niemand ist perfekt) zurückzuführen sein. Um ihr Ziel, die radiometrische Datierung zu diskreditieren, zu erreichen, stehen Kreationisten jedoch vor der gewaltigen Aufgabe, zu zeigen, dass die überwiegende Zahl der radiometrischen Altersbestimmungen falsch ist – dass die Methoden die meiste Zeit unzuverlässig sind. Nicht nur das, sie müssen auch die Fehler in jenen Datierungsstudien aufzeigen, die unabhängige, bestätigende Beweise dafür liefern, dass radiometrische Methoden funktionieren. Das ist eine große Aufgabe, und die Kreationisten haben bisher keine Fortschritte gemacht.
Es ist selten, dass eine Studie mit radiometrischer Datierung eine einzige Altersbestimmung enthält. Normalerweise werden Altersbestimmungen wiederholt, um Laborfehler zu vermeiden, sie werden an mehr als einer Gesteinseinheit oder mehr als einem Mineral aus einer Gesteinseinheit gewonnen, um eine Gegenprobe zu liefern, oder sie werden unter Verwendung anderer geologischer Informationen ausgewertet, die verwendet werden können, um die radiometrischen Alter zu prüfen und zu bestätigen. Wissenschaftler, die radiometrische Datierungen verwenden, nutzen typischerweise alle ihnen zur Verfügung stehenden Mittel, um ihre Ergebnisse zu überprüfen, nachzuprüfen und zu verifizieren, und je wichtiger die Ergebnisse sind, desto eher werden sie von anderen überprüft und nachgeprüft. Infolgedessen ist es fast unmöglich, von einem guten Satz radiometrischer Altersdaten, die als Teil eines gut konzipierten Experiments gesammelt wurden, vollständig getäuscht zu werden.
Der Zweck dieses Artikels ist es, kurz ein paar typische radiometrische Datierungsstudien zu beschreiben, aus hunderten von möglichen Beispielen, die in der wissenschaftlichen Literatur dokumentiert sind, in denen die Alter durch andere verfügbare Informationen validiert werden. Ich habe vier Beispiele aus der neueren Literatur ausgewählt, meist Studien, die meine Arbeit und die einiger enger Kollegen betreffen, weil es einfach war, dies zu tun. Ich hätte noch viel mehr Beispiele auswählen können, aber dann wäre dies eher ein Buch geworden als die beabsichtigte kurze Abhandlung.
Der Manson Meteoriteneinschlag und der Pierre Shale
In der Kreidezeit schlug ein großer Meteorit in der Nähe der heutigen Stadt Manson, Iowa, auf der Erde ein. Die Hitze des Einschlags schmolz einige der Feldspatkristalle in den granitischen Gesteinen der Einschlagszone und stellte dadurch deren interne radiometrische Uhr zurück. Diese geschmolzenen Kristalle und damit der Einschlag wurden mit der 40Ar/39Ar-Methode auf 74,1 Ma (Millionen Jahre; Izett u. a. 1998) datiert, aber das ist noch lange nicht die ganze Geschichte. Der Einschlag erzeugte auch geschockte Quarzkristalle, die in die Luft geschleudert wurden und anschließend nach Westen in das Binnenmeer fielen, das zu dieser Zeit einen Großteil des zentralen Nordamerikas einnahm. Heute findet man diesen geschockten Quarz in South Dakota, Colorado und Nebraska in einer dünnen Schicht (dem Crow Creek Member) innerhalb einer dicken Gesteinsformation, die als Pierre Shale bekannt ist. Der Pierre Shale, der in identifizierbare Sedimentschichten unterteilt ist, die als Member bezeichnet werden, enthält auch reichlich Fossilien zahlreicher Arten von Ammoniten, den Vorfahren der gekammerten Nautilus. Die Fossilien ermöglichen es in Verbindung mit geologischen Kartierungen, die verschiedenen freiliegenden Abschnitte des Pierre Shale in ihrer richtigen relativen Position zusammenzusetzen, um einen vollständigen zusammengesetzten Abschnitt zu bilden (Abbildung 1). Der Pierre Shale enthält auch vulkanische Asche, die von Vulkanen ausgestoßen wurde und dann ins Meer fiel, wo sie als dünne Schichten erhalten blieb. Diese Aschebetten, Bentonite genannt, enthalten Sanidin-Feldspat und Biotit, die mit der 40Ar/39Ar-Technik datiert wurden.
Abbildung 1
Die Ergebnisse der Manson Impact/Pierre Shale Datierungsstudie (Izett und andere 1998) sind in Abbildung 1 dargestellt. Es gibt drei wichtige Dinge, die bei diesen Ergebnissen zu beachten sind. Erstens basiert jedes Alter auf zahlreichen Messungen; etwaige Laborfehler wären leicht erkennbar. Zweitens wurden die Alter an zwei sehr unterschiedlichen Mineralen, Sanidin und Biotit, aus mehreren der Aschebetten gemessen. Der größte Unterschied zwischen diesen Mineralpaaren, in der Asche aus dem Gregory Member, beträgt weniger als 1%. Drittens stimmen die radiometrischen Alter innerhalb des Analysefehlers mit den relativen Positionen der datierten Aschebetten überein, wie sie durch die geologische Kartierung und die Fossilienansammlungen bestimmt wurden; das heißt, die Alter werden von oben nach unten älter, wie sie sollten. Schließlich stimmt das abgeleitete Alter des geschockten Quarzes, das aus dem Alter des geschmolzenen Feldspats in der Manson-Impaktstruktur (74,1 ± 0,1 Ma) bestimmt wurde, sehr gut mit dem Alter der Aschebetten darüber und darunter überein. Wie könnte das alles so sein, wenn die 40Ar/39Ar-Datierungstechnik nicht funktionieren würde?
Das Alter von Meteoriten
Meteoriten, von denen die meisten Fragmente von Asteroiden sind, sind sehr interessante Untersuchungsobjekte, weil sie wichtige Hinweise auf das Alter, die Zusammensetzung und die Geschichte des frühen Sonnensystems liefern. Es gibt viele Arten von Meteoriten. Einige stammen von primitiven Asteroiden, deren Material wenig verändert ist, da sie sich aus dem frühen Sonnennebel gebildet haben. Andere stammen von größeren Asteroiden, die heiß genug wurden, um zu schmelzen und Lavaströme an die Oberfläche zu schicken. Einige wenige sind sogar vom Mond und Mars. Die primitivste Art von Meteoriten werden Chondrite genannt, weil sie kleine Kugeln aus Olivinkristallen enthalten, die als Chondren bekannt sind. Aufgrund ihrer Bedeutung wurden Meteorite ausgiebig radiometrisch datiert; die große Mehrheit scheint 4,4-4,6 Ga (Milliarden Jahre) alt zu sein. Einige Meteoriten können aufgrund ihrer Mineralogie mit mehr als einer radiometrischen Datierungstechnik datiert werden, was den Wissenschaftlern eine gute Möglichkeit bietet, die Gültigkeit der Ergebnisse zu überprüfen. Die Ergebnisse von drei Meteoriten sind in Tabelle 1 dargestellt. Viele weitere, sowie eine Diskussion der verschiedenen Meteoritentypen und ihrer Herkunft, finden Sie in Dalrymple (1991).
Tabelle 1Es gibt drei wichtige Dinge, die man über die Altersangaben in Tabelle 1 wissen sollte. Das erste ist, dass jeder Meteorit von mehr als einem Labor datiert wurde – Allende von 2 Labors, Guarena von 2 Labors und St. Severin von vier Labors. Das schließt signifikante Laborverzerrungen oder größere analytische Fehler so gut wie aus. Die zweite Sache ist, dass einige der Ergebnisse mit der gleichen Technik wiederholt wurden, was eine weitere Kontrolle gegen analytische Fehler ist. Der dritte Punkt ist, dass alle drei Meteoriten mit mehr als einer Methode datiert wurden – jeweils zwei Methoden für Allende und Guarena, und vier Methoden für St. Severin. Dies ist ein äußerst aussagekräftiger Nachweis für die Gültigkeit sowohl der Theorie als auch der Praxis der radiometrischen Datierung. Im Fall von St. Severin haben wir zum Beispiel vier verschiedene natürliche Uhren (eigentlich fünf, denn die Pb-Pb-Methode verwendet zwei verschiedene radioaktive Uran-Isotope), die jeweils mit einer anderen Geschwindigkeit laufen und jeweils Elemente verwenden, die auf chemische und physikalische Bedingungen auf sehr unterschiedliche Weise reagieren. Und doch liefern sie alle bis auf wenige Prozent genau das gleiche Ergebnis. Ist das ein bemerkenswerter Zufall? Wissenschaftler sind zu dem Schluss gekommen, dass es das nicht ist; es ist vielmehr eine Folge der Tatsache, dass die radiometrische Datierung tatsächlich funktioniert und zwar ziemlich gut. Kreationisten, die die Schlussfolgerung anfechten wollen, dass primitive Meteoriten und damit das Sonnensystem etwa 4,5 Ga alt sind, haben sicherlich ihre liebe Mühe!
Die K-T Tektite
Eine der aufregendsten und wichtigsten wissenschaftlichen Entdeckungen der letzten Jahrzehnte war die 1980 gemachte Entdeckung, dass ein großer Asteroid, mit einem Durchmesser von etwa 10 Kilometern, am Ende der Kreidezeit auf der Erde einschlug. Die Kollision schleuderte viele Tonnen an Trümmern in die Atmosphäre und führte möglicherweise zum Aussterben der Dinosaurier und vieler anderer Lebensformen. Der Fallout dieses gewaltigen Einschlags, darunter geschockter Quarz und hohe Konzentrationen des Elements Iridium, wurde in Sedimentgestein an mehr als 100 Stellen weltweit an der genauen stratigraphischen Position der Kreide-Tertiär (K-T)-Grenze gefunden (Alvarez und Asaro 1990; Alvarez 1998). Wir wissen jetzt, dass sich die Einschlagstelle auf der Yucatan-Halbinsel befindet. Das Alter dieses Impaktereignisses unabhängig von den stratigraphischen Beweisen zu messen, ist ein offensichtlicher Test für radiometrische Methoden, und eine Reihe von Wissenschaftlern in Labors auf der ganzen Welt machten sich an die Arbeit.
Tabelle 2 Zusätzlich zu geschockten Quarzkörnern und hohen Konzentrationen von Iridium produzierte der K-T-Impakt Tektite, das sind kleine Glaskugeln, die sich aus Gestein bilden, das durch einen großen Einschlag sofort geschmolzen wird. Die K-T-Tektite wurden in die Atmosphäre geschleudert und lagerten sich in einiger Entfernung ab. Tektite sind leicht erkennbar und bilden sich auf keine andere Art und Weise, so dass die Entdeckung einer Sedimentschicht (der Beloc-Formation) in Haiti, die Tektite enthielt und die aufgrund von Fossilienfunden mit der K-T-Grenze zusammenfiel, ein offensichtlicher Kandidat für die Datierung war. Wissenschaftler des US Geological Survey waren die ersten, die radiometrische Altersbestimmungen für die Tektite vornahmen, und Labors in Berkeley, Stanford, Kanada und Frankreich folgten bald darauf. Die Ergebnisse aus allen Labors waren bemerkenswert konsistent, wobei die gemessenen Alter nur zwischen 64,4 und 65,1 Ma lagen (Tabelle 2). Ähnliche Tektite wurden auch in Mexiko gefunden, und das Labor in Berkeley stellte fest, dass sie das gleiche Alter wie die Tektite aus Haiti hatten. Aber die Geschichte ist damit noch nicht zu Ende.
Die K-T-Grenze ist in zahlreichen Sedimentschichten auf der ganzen Welt aufgezeichnet. Die Z-Kohle, die Ferris-Kohle und die Nevis-Kohle in Montana und Saskatchewan kommen alle unmittelbar über der K-T-Grenze vor. Zahlreiche dünne Schichten vulkanischer Asche treten innerhalb dieser Kohlen nur wenige Zentimeter oberhalb der K-T-Grenze auf, und einige dieser Aschebetten enthalten Mineralien, die radiometrisch datiert werden können. Aschebetten aus jeder dieser Kohlen wurden mit 40Ar/39Ar-, K-Ar-, Rb-Sr- und U-Pb-Methoden in mehreren Labors in den USA und Kanada datiert. Da sowohl die Aschebetten als auch die Tektite entweder an der K-T-Grenze oder sehr nahe daran vorkommen, wie durch diagnostische Fossilien bestimmt, sollten die Tektite und die Aschebetten fast das gleiche Alter haben, und das haben sie auch (Tabelle 2).
Es gibt mehrere wichtige Dinge zu diesen Ergebnissen zu beachten. Erstens wurden die Perioden Kreidezeit und Tertiär von Geologen in den frühen 1800er Jahren definiert. Die Grenze zwischen diesen Perioden (die K-T-Grenze) ist durch eine abrupte Veränderung der Fossilien gekennzeichnet, die weltweit in Sedimentgesteinen gefunden wurden. Ihre genaue Position in der stratigraphischen Spalte an einem beliebigen Ort hat nichts mit der radiometrischen Datierung zu tun – sie wird durch sorgfältiges Studium der Fossilien und der Gesteine, die sie enthalten, lokalisiert, und nichts weiter. Zweitens wurden die radiometrischen Altersmessungen, 187 an der Zahl, an drei verschiedenen Mineralien und an Glas mit drei deutlich unterschiedlichen Datierungsmethoden durchgeführt (K-Ar und 40Ar/39Ar sind technische Variationen, die das gleiche Eltern-Tochter-Zerfallsschema verwenden), die jeweils verschiedene Elemente mit unterschiedlichen Halbwertszeiten verwenden. Außerdem wurden die Datierungen in 6 verschiedenen Labors durchgeführt und die Materialien wurden an 5 verschiedenen Orten in der westlichen Hemisphäre gesammelt. Und dennoch sind die Ergebnisse innerhalb des analytischen Fehlers die gleichen. Wenn die radiometrische Datierung nicht funktionieren würde, wären solche wunderbar konsistenten Ergebnisse nicht möglich.
Datierung des Vesuv-Ausbruchs
Am frühen Nachmittag des 24. August 79 n. Chr. brach der Vesuv heftig aus und schickte heiße Ascheströme seine Flanken hinunter. Diese Ströme begruben und zerstörten Pompeji und andere nahe gelegene römische Städte. Wir kennen den genauen Tag dieses Ausbruchs, weil Plinius der Jüngere das Ereignis sorgfältig aufzeichnete. 1997 beschloss ein Team von Wissenschaftlern des Berkeley Geochronology Center und der Universität von Neapel zu untersuchen, ob die 40Ar/39Ar-Methode der radiometrischen Datierung das Alter dieses (nach geologischen Maßstäben) sehr jungen vulkanischen Materials genau bestimmen kann. Sie trennten Sanidin-Kristalle aus einer Probe eines der Ascheströme. Inkrementelle Erhitzungsexperimente an 12 Proben von Sanidin ergaben 46 Datenpunkte, die zu einem Isochron-Alter von 1925 94 Jahren führten. Das tatsächliche Alter des Stroms im Jahr 1997 betrug 1918 Jahre. Ist dies nur ein Zufall? Nein – es ist das Ergebnis einer extrem sorgfältigen Analyse mit einer Technik, die funktioniert.
Dies ist nicht die einzige Datierungsstudie, die an einem historischen Lavastrom durchgeführt wurde. In zwei umfangreichen Studien, die vor mehr als 25 Jahren durchgeführt wurden, wurde die Isotopenzusammensetzung von Argon in solchen Strömen analysiert, um festzustellen, ob die Quelle des Argons atmosphärisch war, wie bei der K-Ar-Datierung angenommen werden muss (Dalrymple 1969, 26 Ströme; Krummenacher 1970, 19 Ströme). Beide Studien entdeckten in einigen wenigen Strömen Abweichungen von der atmosphärischen Isotopenzusammensetzung, am häufigsten in Form von überschüssigem 40Ar. Die Mehrheit der Ströme wies jedoch keinen nachweisbaren 40Ar-Überschuss auf und gab daher erwartungsgemäß korrekte Alter an. Von der Handvoll Ströme, die überschüssiges 40Ar enthielten, taten dies nur wenige in signifikanter Menge. Der Fluss vom Ätna aus dem Jahr 122 v. Chr. zum Beispiel ergab ein fehlerhaftes Alter von 0,25 bis 0,08 Ma. Beachten Sie jedoch, dass selbst ein Fehler von 0,25 Ma bei einem 20-Ma-Fluss mit gleichem Kaliumgehalt unbedeutend wäre. Austin (1996) hat überschüssiges 40Ar im 1986er Dazitfluss vom Mount St. Helens dokumentiert, aber die Mengen sind nicht ausreichend, um signifikante Fehler in allen außer den jüngsten Gesteinen zu erzeugen.
Der 79 CE Mt Vesuvius Fluss, dessen Datierung oben beschrieben ist, enthielt ebenfalls überschüssiges 40Ar. Die von den Berkeley-Wissenschaftlern verwendete 40Ar/39Ar-Isochron-Methode erfordert jedoch keine Annahmen über die Zusammensetzung des Argons, das im Gestein eingeschlossen war, als es sich bildete – es kann atmosphärisch sein oder auch eine andere Zusammensetzung. Somit wurde jeder potentielle Fehler aufgrund von überschüssigem 40Ar durch die Verwendung dieser Technik eliminiert, die zum Zeitpunkt der Studien von Dalrymple (1969) und Krummenacher (1970) noch nicht zur Verfügung stand.
Die große Mehrheit der untersuchten historischen Lavaströme gibt also entweder, wie erwartet, korrekte Alter an oder weist Mengen an überschüssigem radiogenem 40Ar auf, die in allen außer den jüngsten Gesteinen unbedeutend wären. Die 40Ar/39Ar-Technik, die jetzt anstelle von K-Ar-Methoden für die meisten Studien verwendet wird, hat die Fähigkeit, automatisch das Vorhandensein von überschüssigem 40Ar zu erkennen und in vielen Fällen zu korrigieren, sollte es vorhanden sein.
Zusammenfassung
In diesem kurzen Artikel habe ich kurz vier Beispiele von radiometrischen Datierungsstudien beschrieben, bei denen es sowohl interne als auch unabhängige Beweise dafür gibt, dass die Ergebnisse gültige Alter für bedeutende geologische Ereignisse ergeben haben. Es sind diese Studien und die vielen weiteren, die in der wissenschaftlichen Literatur dokumentiert sind, die die Kreationisten ansprechen müssen, bevor sie die radiometrische Datierung in Misskredit bringen können. Ihre Erfolgsaussichten sind nahe Null. Selbst wenn sie gegen alle Wahrscheinlichkeit Erfolg haben sollten, würde das immer noch nicht beweisen, dass die Erde jung ist. Nur wenn Jung-Erde-Kreationisten überzeugende quantitative, wissenschaftliche Beweise vorlegen, dass die Erde jung ist, werden sie es wert sein, dass man ihnen in dieser wichtigen wissenschaftlichen Angelegenheit zuhört.