Quando la paleontologa Mary Schweitzer ha trovato del tessuto molle in un Tyrannosaurus rexfossil, la sua scoperta ha sollevato una domanda ovvia: come ha fatto il tessuto a sopravvivere così a lungo? L’osso aveva 68 milioni di anni, e la saggezza convenzionale sulla fossilizzazione è che tutti i tessuti molli, dal sangue al cervello, si decompongono. Solo le parti dure, come le ossa e i denti, possono diventare fossili. Ma per alcune persone, la scoperta ha sollevato una domanda diversa. Come fanno gli scienziati a sapere che le ossa hanno davvero 68 milioni di anni?
Oggi la conoscenza delle età dei fossili deriva principalmente dalla datazione radiometrica, nota anche come datazione radioattiva. La datazione radiometrica si basa sulle proprietà degli isotopi. Questi sono elementi chimici, come il carbonio o l’uranio, che sono identici tranne che per una caratteristica chiave: il numero di neutroni nel loro nucleo.
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Gli atomi possono avere un numero uguale di protoni e neutroni. Se però ci sono troppi o troppo pochi neutroni, l’atomo è instabile e perde particelle finché il suo nucleo non raggiunge uno stato stabile. Pensa al nucleo come a una piramide di mattoni. Se provi ad aggiungere altri blocchi alla piramide laterale, possono rimanere fermi per un po’, ma alla fine cadranno. Lo stesso vale se si toglie un blocco da uno dei lati della piramide, rendendo il resto instabile. Alla fine, alcuni dei blocchi possono cadere, lasciando una struttura più piccola e più stabile.
Il risultato è come un orologio radioattivo che ticchetta mentre gli isotopi instabili decadono in quelli stabili. Non si può prevedere quando uno specifico atomo instabile, o genitore, decadrà in un atomo stabile, o figlia. Ma si può prevedere quanto tempo impiegherà un grande gruppo di atomi a decadere. Il tempo di dimezzamento di un elemento è la quantità di tempo che impiega la metà degli atomi genitori in un campione a diventare figlie.
Per leggere il tempo su questo orologio radioattivo, gli scienziati usano un dispositivo chiamato spettrometro di massa per misurare il numero di atomi genitori e figlie. Il rapporto tra genitori e figlie può dire al ricercatore quanto è vecchio il campione. Più isotopi genitori ci sono – e meno isotopi figli – più giovane è il campione. L’emivita dell’isotopo da misurare determina quanto sia utile per datare campioni molto vecchi. Una volta che tutti i genitori sono diventati figlie, non c’è più base di confronto tra i due isotopi. Gli scienziati non possono dire se l’orologio si è fermato qualche giorno o milioni di anni fa. Questo significa che gli isotopi con un breve tempo di dimezzamento non funzionano per datare le ossa dei dinosauri.
Il breve tempo di dimezzamento è solo una parte del problema quando si datano le ossa dei dinosauri – i ricercatori devono anche trovare abbastanza atomi dei genitori e delle figlie da misurare. Continua a leggere per sapere cosa serve per datare un fossile e cosa c’entra la cenere vulcanica.
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