A datação radiométrica de rochas e minerais utilizando isótopos radioactivos naturais de longa duração é problemática para os jovens criacionistas porque as técnicas têm fornecido provas esmagadoras da antiguidade da terra e da vida. Alguns cientistas ditos criadores tentaram mostrar que a datação radiométrica não funciona com base em fundamentos teóricos (por exemplo, Arndts e Overn 1981; Gill 1996) mas tais tentativas têm invariavelmente falhas fatais (ver Dalrymple 1984; York e Dalrymple 2000). Outros criacionistas concentraram-se em casos em que a datação radiométrica parece produzir resultados incorrectos. Na maioria dos casos, estes esforços têm falhas porque os autores compreenderam ou representaram mal os dados que tentam analisar (por exemplo, Woodmorappe 1979; Morris HM 1985; Morris JD 1994). Só raramente um criacionista encontra realmente um resultado radiométrico incorrecto (Austin 1996; Rugg e Austin 1998) que ainda não tenha sido revelado e discutido na literatura científica.
A abordagem criacionista de se concentrar em exemplos em que a datação radiométrica produz resultados incorrectos é curiosa por duas razões. Primeiro, não fornece qualquer prova que sustente a sua afirmação de que a terra é muito jovem. Se a terra tivesse apenas 6000-10 000 anos de idade, então certamente haveria alguma evidência científica que confirmasse essa hipótese; no entanto, os criacionistas não produziram, até agora, nenhum fragmento dela. Onde estão os dados e cálculos de idade que resultam num conjunto consistente de idades para todas as rochas da terra, bem como as da lua e dos meteoritos, não superiores a 10 000 anos? Glaramente ausente, parece.
Segundo, é uma abordagem condenada ao fracasso desde o início. Os criacionistas parecem pensar que alguns exemplos de idades radiométricas incorrectas invalidam todos os resultados da datação radiométrica, mas tal conclusão é ilógica. Mesmo as coisas que funcionam bem não funcionam bem o tempo todo e em todas as circunstâncias. Tente, por exemplo, usar um relógio que não seja à prova de água enquanto nada. Provavelmente falhará, mas o que é que uma pessoa razoável concluiria a partir daí? Que os relógios não funcionam? Dificilmente.
Um pequeno número de exemplos verificados de idades radiométricas incorrectas são simplesmente insuficientes para provar que a datação radiométrica é inválida. Tudo o que eles indicam é que os métodos não são infalíveis. Aqueles de nós que desenvolveram e utilizaram técnicas de datação para resolver problemas científicos estão bem cientes de que os sistemas não são perfeitos; nós próprios fornecemos inúmeros exemplos de casos em que as técnicas falham. Testamo-las frequentemente em condições controladas para saber quando e porquê falham, para não as utilizarmos incorrectamente. Até desacreditamos técnicas inteiras. Por exemplo, após extensos testes ao longo de muitos anos, concluiu-se que a datação com urânio-hélio é altamente duvidosa porque o pequeno átomo de hélio se difunde facilmente a partir de minerais ao longo do tempo geológico. Como resultado, este método não é utilizado excepto em aplicações raras e altamente especializadas. Outras técnicas de datação, como o K-Ar (potássio-argão e a sua variante mais recente 40Ar/39Ar), Rb-Sr (rubidium-strontium), Sm-Nd (samarium-neodynium), Lu-Hf (lutetium-hafnium), e U-Pb (urânio- chumbo e a sua variante Pb-Pb), resistiram todas ao teste do tempo. Estes métodos fornecem dados de idade valiosos e válidos na maioria dos casos, embora haja uma pequena percentagem de casos em que mesmo estes métodos geralmente fiáveis produzem resultados incorrectos. Tais falhas podem ser devidas a erros de laboratório (os erros acontecem), a factores geológicos não reconhecidos (a natureza por vezes engana-nos), ou à má aplicação das técnicas (ninguém é perfeito). No entanto, para atingir o seu objectivo de desacreditar a datação radiométrica, os criacionistas são confrontados com a tarefa assustadora de mostrar que a preponderância das idades radiométricas está errada – que os métodos não são fiáveis a maior parte do tempo. Não só isso, eles têm de mostrar as falhas naqueles estudos de datação que fornecem provas corroborativas independentes de que os métodos radiométricos funcionam. Esta é uma ordem elevada e os criacionistas não fizeram quaisquer progressos até agora.
É raro que um estudo envolvendo datação radiométrica contenha uma única determinação da idade. Normalmente as determinações de idade são repetidas para evitar erros de laboratório, são obtidas em mais de uma unidade rochosa ou mais de um mineral de uma unidade rochosa a fim de fornecer uma verificação cruzada, ou são avaliadas utilizando outras informações geológicas que podem ser utilizadas para testar e corroborar as idades radiométricas. Os cientistas que utilizam a datação radiométrica utilizam tipicamente todos os meios à sua disposição para verificar, rever e verificar os seus resultados, e quanto mais importantes forem os resultados mais aptos a serem verificados e reconfirmados por outros. Como resultado, é quase impossível ser completamente enganado por um bom conjunto de dados radiométricos da idade recolhidos como parte de uma experiência bem concebida.
O objectivo deste artigo é descrever brevemente alguns estudos típicos de datação radiométrica, entre centenas de exemplos possíveis documentados na literatura científica, nos quais as idades são validadas por outras informações disponíveis. Seleccionei quatro exemplos da literatura recente, na sua maioria estudos que envolvem o meu trabalho e o de alguns colegas próximos, porque foi fácil fazê-lo. Poderia ter seleccionado muitos mais exemplos, mas depois isto ter-se-ia transformado num livro em vez do papel curto pretendido.
The Manson Meteorite Impact and the Pierre Shale
No Período Cretáceo, um grande meteorito atingiu a terra num local próximo da actual cidade de Manson, Iowa. O calor do impacto derreteu alguns dos cristais de feldspato nas rochas graníticas da zona de impacto, repondo assim os seus relógios radiométricos internos. Estes cristais derretidos, e portanto o impacto, foram datados pelo método 40Ar/39Ar a 74,1 Ma (milhões de anos; Izett e outros 1998), mas esta não é a história completa por um tiro no escuro. O impacto também criou cristais de quartzo chocados que foram lançados no ar e subsequentemente caíram para oeste no mar interior que ocupava grande parte do centro da América do Norte naquela altura. Hoje, este quartzo chocado encontra-se no Dakota do Sul, Colorado, e Nebraska numa camada fina (o Crow Creek Member) dentro de uma formação rochosa espessa conhecida como o xisto Pierre. O xisto Pierre, que está dividido em leitos sedimentares identificáveis chamados membros, também contém abundantes fósseis de numerosas espécies de amonites, antepassados do nautilus chambered. Os fósseis, quando combinados com a cartografia geológica, permitem que as várias secções expostas do xisto Pierre sejam perfuradas nas suas próprias posições relativas para formar uma secção composta completa (Figura 1). O xisto Pierre também contém cinzas vulcânicas que irromperam dos vulcões e depois caíram ao mar, onde foram preservadas como leitos finos. Estes leitos de cinzas, chamados bentonitas, contêm feldspato sanidino e biotite que foi datado usando a técnica 40Ar/39Ar.
Figure 1
Os resultados do estudo de datação Manson Impact/Pierre Shale (Izett e outros 1998) são mostrados na Figura 1. Há três coisas importantes a assinalar sobre estes resultados. Primeiro, cada idade é baseada em numerosas medições; erros de laboratório, se houvesse algum, seriam facilmente aparentes. Segundo, as idades foram medidas em dois minerais muito diferentes, sanidina e biotite, a partir de vários dos leitos de cinzas. A maior diferença entre estes pares de minerais, nas cinzas do Membro Gregory, é inferior a 1%. Terceiro, as idades radiométricas concordam, dentro do erro analítico, com as posições relativas dos leitos de cinzas datados, tal como determinadas pelo mapeamento geológico e pelos conjuntos fósseis; ou seja, as idades envelhecem de cima para baixo como deveriam. Finalmente, a idade inferida do quartzo chocado, tal como determinada a partir da idade do feldspato derretido na estrutura de impacto Manson (74,1 ± 0,1 Ma), está em muito boa concordância com as idades dos leitos de cinzas acima e abaixo dele. Como poderia tudo isto ser assim se a técnica de datação 40Ar/39Ar não funcionasse?
A Idade dos Meteoritos
Os meteoritos, a maioria dos quais são fragmentos de asteróides, são objectos muito interessantes de estudar porque fornecem provas importantes sobre a idade, composição, e história do sistema solar primitivo. Existem muitos tipos de meteoritos. Alguns são de asteróides primitivos, cujo material é pouco modificado desde que se formaram a partir da nebulosa solar primitiva. Outros são de asteróides maiores que ficaram suficientemente quentes para derreter e enviar fluxos de lava para a superfície. Alguns são mesmo da Lua e de Marte. Os tipos mais primitivos de meteoritos são chamados de condritos, porque contêm pequenas esferas de cristais de olivina conhecidos como condritos. Devido à sua importância, os meteoritos têm sido amplamente datados radiometricamente; a grande maioria parece ter entre 4,4-4,6 Ga (biliões de anos). Alguns meteoritos, devido à sua mineralogia, podem ser datados por mais de uma técnica de datação radiométrica, o que proporciona aos cientistas uma verificação poderosa da validade dos resultados. Os resultados de três meteoritos são mostrados no Quadro 1. Muitos mais, mais uma discussão sobre os diferentes tipos de meteoritos e as suas origens, podem ser encontrados em Dalrymple (1991).
Tabela 1Há 3 coisas importantes a saber sobre as idades no Quadro 1. A primeira é que cada meteorito foi datado por mais de um laboratório – Allende por 2 laboratórios, Guarena por 2 laboratórios, e St Severin por 4 laboratórios. Isto elimina praticamente qualquer preconceito laboratorial significativo ou qualquer erro analítico importante. A segunda coisa é que alguns dos resultados foram repetidos usando a mesma técnica, que é outra verificação contra erros analíticos. O terceiro é que os três meteoritos foram datados por mais de um método – dois métodos cada um para Allende e Guarena, e quatro métodos para St Severin. Esta é uma verificação extremamente poderosa da validade tanto da teoria como da prática da datação radiométrica. No caso de St Severin, por exemplo, temos 4 relógios naturais diferentes (na realidade 5, para o método Pb-Pb envolve 2 isótopos diferentes de urânio radioactivo), cada um funcionando a um ritmo diferente e cada um utilizando elementos que respondem a condições químicas e físicas de formas muito diferentes. E no entanto, todos eles dão o mesmo resultado a dentro de poucos por cento. Será isto uma coincidência notável? Os cientistas concluíram que não é; é antes uma consequência do facto de a datação radiométrica funcionar realmente e funcionar bastante bem. Os criacionistas que querem contestar a conclusão de que os meteoritos primitivos, e portanto o sistema solar, são cerca de 4,5 Ga velhos certamente têm o seu trabalho cortado!
The K-T Tektites
Uma das descobertas científicas mais excitantes e importantes em décadas foi a descoberta de 1980 que um grande asteróide, com cerca de 10 quilómetros de diâmetro, atingiu a terra no final do Período Cretáceo. A colisão atirou muitas toneladas de detritos para a atmosfera e possivelmente levou à extinção dos dinossauros e de muitas outras formas de vida. As consequências deste enorme impacto, incluindo quartzo chocado e altas concentrações do elemento irídio, foram encontradas em rochas sedimentares em mais de 100 locais em todo o mundo, na localização estratigráfica precisa da fronteira Cretáceo-Terciária (K-T) (Alvarez e Asaro 1990; Alvarez 1998). Sabemos agora que o local do impacto está localizado na Península de Yucatan. Medir a idade deste evento de impacto independentemente das provas estratigráficas é um teste óbvio para os métodos radiométricos, e vários cientistas em laboratórios de todo o mundo preparam-se para trabalhar.
Table 2 Além de grãos de quartzo chocados e altas concentrações de irídio, o impacto K-T produziu tektites, que são pequenas esférulas de vidro que se formam a partir de rocha que é instantaneamente derretida por um grande impacto. As tektites de K-T foram ejectadas para a atmosfera e depositadas a alguma distância. As tektites são facilmente reconhecíveis e não se formam de outra forma, pelo que a descoberta de um leito sedimentar (a Formação Beloc) no Haiti que continha tektites e que, a partir de provas fósseis, coincidiu com a fronteira K-T forneceu um candidato óbvio à datação. Os cientistas do US Geological Survey foram os primeiros a obter idades radiométricas para os tektites e laboratórios em Berkeley, Stanford, Canadá, e França seguiram logo o exemplo. Os resultados de todos os laboratórios foram notavelmente consistentes com as idades medidas que variavam apenas entre 64,4 e 65,1 Ma (Quadro 2). Tektites semelhantes foram também encontrados no México, e o laboratório de Berkeley descobriu que tinham a mesma idade que os tektites do Haiti. Mas a história não termina aqui.
A fronteira K-T está registada em numerosos leitos sedimentares em todo o mundo. O carvão Z, o carvão Ferris, e o carvão Nevis em Montana e Saskatchewan ocorrem todos imediatamente acima da fronteira K-T. Numerosos leitos finos de cinzas vulcânicas ocorrem dentro destes carvões apenas centímetros acima da fronteira K-T, e alguns destes leitos de cinzas contêm minerais que podem ser datados radiometricamente. Os leitos de cinzas de cada um destes carvões foram datados pelos métodos 40Ar/39Ar, K-Ar, Rb-Sr, e U-Pb em vários laboratórios nos EUA e Canadá. Uma vez que tanto os leitos de cinzas como os tektites ocorrem na fronteira K-T ou muito perto dela, conforme determinado pelos fósseis de diagnóstico, os tektites e os leitos de cinzas devem ter quase a mesma idade, e são (Tabela 2).
Há várias coisas importantes a notar sobre estes resultados. Primeiro, os períodos Cretáceo e Terciário foram definidos pelos geólogos no início do século XIX. A fronteira entre estes períodos (a fronteira K-T) é marcada por uma mudança abrupta nos fósseis encontrados nas rochas sedimentares em todo o mundo. A sua localização exacta na coluna estratigráfica em qualquer localidade nada tem a ver com datação radiométrica – é localizada através do estudo cuidadoso dos fósseis e das rochas que os contêm, e nada mais. Em segundo lugar, as medições radiométricas da idade, 187 delas, foram feitas em 3 minerais diferentes e em vidro por 3 métodos de datação nitidamente diferentes (K-Ar e 40Ar/39Ar são variações técnicas que utilizam o mesmo esquema de decadência pai-filha), cada um envolvendo elementos diferentes com meias-vidas diferentes. Além disso, a datação foi feita em 6 laboratórios diferentes e os materiais foram recolhidos em 5 locais diferentes no Hemisfério Ocidental. E no entanto, os resultados são os mesmos dentro do erro analítico. Se a datação radiométrica não funcionasse, então resultados tão belamente consistentes não seriam possíveis.
Dating of The Mt Vesuvius Eruption
No início da tarde de 24 de Agosto de 79 d.C., o Monte Vesúvio entrou em erupção violenta, enviando fluxos de cinzas quentes acelerando pelos seus flancos. Estes fluxos enterraram e destruíram Pompeia e outras cidades romanas próximas. Sabemos o dia exacto desta erupção porque Plínio, o Jovem, registou cuidadosamente o evento. Em 1997, uma equipa de cientistas do Centro de Geocronologia de Berkeley e da Universidade de Nápoles decidiu ver se o método de datação radiométrica 40Ar/39Ar poderia medir com precisão a idade deste material vulcânico muito jovem (por padrões geológicos). Separaram os cristais sanidínicos de uma amostra de um dos fluxos de cinzas. Experiências de aquecimento incremental em 12 amostras de sanidina produziram 46 pontos de dados que resultaram numa idade de isochron de 1925 94 anos. A idade real do fluxo em 1997 era de 1918 anos. Será isto apenas uma coincidência? Não – é o resultado de análises extremamente cuidadosas utilizando uma técnica que funciona.
Este não é o único estudo de datação a ser feito sobre um fluxo histórico de lava. Dois extensos estudos feitos há mais de 25 anos envolveram a análise da composição isotópica do árgon em tais fluxos para determinar se a fonte do árgon era atmosférica, como deve ser assumido na datação K-Ar (Dalrymple 1969, 26 fluxos; Krummenacher 1970, 19 fluxos). Ambos os estudos detectaram, em alguns dos fluxos, desvios da composição isotópica atmosférica, na maioria das vezes sob a forma de excesso de 40Ar. A maioria dos caudais, contudo, não tinha excesso detectável de 40Ar e, por isso, deu a idade correcta como esperado. Dos poucos fluxos que continham o excesso de 40Ar, apenas alguns o fizeram em quantidades significativas. O fluxo de 122 a.C. do Mt Etna, por exemplo, deu uma idade errónea de 0,25 0,08 Ma. Note-se, contudo, que mesmo um erro de 0,25 Ma seria insignificante num fluxo de 20 Ma com teor de potássio equivalente. Austin (1996) documentou o excesso de 40Ar no fluxo de dacite do Monte St Helens de 1986, mas as quantidades são insuficientes para produzir erros significativos em todas as rochas excepto nas mais jovens.
O fluxo de 79 CE Mt Vesúvio, cuja datação é descrita acima, também continha excesso de 40Ar. O método isochron 40Ar/39Ar utilizado pelos cientistas de Berkeley, no entanto, não requer quaisquer suposições sobre a composição do árgon preso na rocha quando se formou – pode ser atmosférico ou qualquer outra composição para essa matéria. Assim, qualquer erro potencial devido ao excesso de 40Ar foi eliminado pelo uso desta técnica, que não estava disponível quando os estudos de Dalrymple (1969) e Krummenacher (1970) foram feitos.
Assim, a grande maioria dos fluxos históricos de lava que foram estudados ou dão idades correctas, como esperado, ou têm quantidades de excesso de 40Ar radiogénico que seriam insignificantes em todas as rochas excepto nas rochas mais jovens. A técnica 40Ar/39Ar, que é agora utilizada em vez dos métodos K-Ar para a maioria dos estudos, tem a capacidade de detectar automaticamente, e em muitos casos corrigir, a presença do excesso de 40Ar, caso esteja presente.
Sumário
Neste breve artigo descrevi brevemente 4 exemplos de estudos de datação radiométrica onde existem provas internas e independentes de que os resultados produziram idades válidas para eventos geológicos significativos. São estes estudos, e muitos mais como eles documentados na literatura científica, que os criacionistas precisam de abordar antes de poderem desacreditar a datação radiométrica. As suas probabilidades de sucesso são quase nulas. Mesmo que contra todas as probabilidades de sucesso, ainda assim não provariam que a Terra é jovem. Só quando os criacionistas jovens produzirem provas científicas e quantitativas convincentes de que a Terra é jovem é que valerá a pena ouvi-los sobre este importante assunto científico.