Toen paleontologe Mary Schweitzer zacht weefsel aantrof in een Tyrannosaurus rexfossiel, riep haar ontdekking een voor de hand liggende vraag op – hoe kon het weefsel zo lang hebben kunnen overleven? Het bot was 68 miljoen jaar oud, en de conventionele wijsheid over fossilisatie is dat al het zachte weefsel, van bloed tot hersenen, ontbindt. Alleen harde delen, zoals botten en tanden, kunnen fossielen worden. Maar voor sommige mensen riep de ontdekking een andere vraag op. Hoe weten wetenschappers dat de botten werkelijk 68 miljoen jaar oud zijn?
De huidige kennis van de leeftijd van fossielen is voornamelijk afkomstig van radiometrische datering, ook wel bekend als radioactieve datering. Radiometrische datering is gebaseerd op de eigenschappen van isotopen. Dit zijn chemische elementen, zoals koolstof of uranium, die identiek zijn op één belangrijk kenmerk na – het aantal neutronen in hun kern.
Advertentie
Atomen kunnen een gelijk aantal protonen en neutronen hebben. Als er echter te veel of te weinig neutronen zijn, is het atoom instabiel en stoot het deeltjes af totdat de kern een stabiele toestand bereikt. Zie de kern als een piramide van bouwstenen. Als je probeert extra blokken aan de zijkanten van de piramide toe te voegen, blijven ze misschien een tijdje zitten, maar uiteindelijk vallen ze weg. Hetzelfde geldt als je een blok weghaalt van een van de zijden van de piramide, waardoor de rest instabiel wordt. Uiteindelijk kan een deel van de blokken wegvallen, waardoor een kleinere, stabielere structuur overblijft.
Het resultaat is als een radioactieve klok die doortikt wanneer onstabiele isotopen vervallen tot stabiele. Je kunt niet voorspellen wanneer een specifiek onstabiel atoom, of ouder, zal vervallen tot een stabiel atoom, of dochter. Maar je kunt wel voorspellen hoe lang het duurt voordat een grote groep atomen vervalt. De halfwaardetijd van een element is de tijd die de helft van de moederatomen in een monster nodig heeft om dochteratoom te worden.
Om de tijd op deze radioactieve klok af te lezen, gebruiken wetenschappers een apparaat dat een massaspectrometer wordt genoemd om het aantal moeder- en dochteratomen te meten. Uit de verhouding tussen moeder- en dochteratomen kan de onderzoeker afleiden hoe oud het specimen is. Hoe meer moederisotopen er zijn — en hoe minder dochterisotopen — hoe jonger het monster. De halveringstijd van de isotoop die wordt gemeten, bepaalt hoe nuttig het is om zeer oude monsters te dateren. Zodra alle ouders dochters zijn geworden, is er geen basis meer voor vergelijking tussen de twee isotopen. Wetenschappers kunnen dan niet meer zeggen of de klok enkele dagen of miljoenen jaren geleden is afgelopen. Dit betekent dat isotopen met een korte halfwaardetijd niet geschikt zijn om dinosaurusbotten te dateren.
De korte halfwaardetijd is slechts een deel van het probleem bij het dateren van dinosaurusbotten — onderzoekers moeten ook genoeg van de ouder- en dochteratomen vinden om te meten. Lees verder om te zien wat er nodig is om een fossiel te dateren en wat vulkanische as daarmee te maken heeft.
Advertentie