Det radioaktive stoffet uran utgjør selve urverket i en naturlig klokke som finnes inni mange bergarter. Og forskerne har funnet metoder for å lese av dette uret, slik at vi kan bestemme alderen på både egne fjell og steiner som har ramlet ned fra verdensrommet.

Men nå må klokka justeres et par hakk, ifølge et team av forskere som nylig publiserte resultatene sine i Science.

Mengdeforholdet mellom ulike versjoner av uran i steinen er nemlig ikke helt som forskerne trodde. Dermed ser det ut til at steinen kan være opptil 700 000 år yngre enn tidligere antatt.

Det kan høres ut som en voldsom endring. Men i geologisk sammenheng er det snakk om en relativt liten justering. Og det er bare eldgamle steiner med alder opp mot 4,5 milliarder år som blir så mye som 700 000 år yngre.

Alder i stein

Justeringene handler om sammensetningen av ulike varianter – isotoper – av uran som finnes i stein, skriver Nature News. Men for å skjønne hvorfor dette er viktig, må vi først innom det virkelig fascinerende i denne historien:

Vanlig stein inneholder utrolig nok en mekanisme som gjør det mulig for oss mennesker å måle hvor mange millioner eller milliarder år det er siden berget ble til.

En av de mest utforskede av disse steinklokkene er de såkalte uran-bly-seriene. De virker omtrent sånn:

I en del steiner på jorda finnes ørsmå mengder av uranisotopene uran 238 og uran 235. Siden disse stoffene er radioaktive, er de ustabile. Det er som om de inneholder mer energi enn de klarer å holde på.

Før eller senere henfaller uranisotopene – de slipper fra seg energien sin som stråling. Når dette skjer, forvandles uranisotopen til et annet atom. Uran 238 blir for eksempel til thorium 234.

Thorium 234 er imidlertid også radioaktivt, og henfaller snart til enda et nytt stoff. Men etter en hel serie av slike henfall, ender rekka til slutt i et stabilt stoff: blyisotopen bly 206.

Halveringstid

Det er umulig å forutsi nøyaktig når et atom av uran 238 skal henfalle. Men har du en haug slike atomer, vil du likevel se at mengden intakt uran 238 vil synke i et helt jevnt tempo. Mengden bly 206 vil stige tilsvarende taktfast.

Dermed går det an å regne ut hvor lang tid det vil ta før halvparten av uran 238-atomene er forvandlet til bly. Det er omtrent 4,47 milliarder år. Dette kalles halveringstida til uran 238.

Etter nye 4,47 milliarder år vil halvparten av den gjenværende halvparten ha blitt til bly 206, og så videre.

Og så til det geniale: Når nytt fjell blir dannet ved at lava størkner, er alle uran 238-atomene i steinen intakte. Dermed har naturen faktisk lagd ei stoppeklokke som starter når fjellet blir skapt.

Ved å måle mengden av uran 238 og bly 206 i et stykke berg, kan forskerne altså beregne hvor lang tid det er siden denne steinen størknet.

Annen uransammensetning

Uran-bly-seriene kan brukes til å måle alderen på fjell fra rundt en million år til mange milliarder. Men nå ser det altså ut til at anslagene må justeres litt. Det er fordi det ikke bare er uran 238 som blir til bly.

I steinen finnes det også bitte litt av en annen uranisotop – uran 235 – som på lignende måte henfaller i en serie og blir til blyisotopen bly 207. Men denne varianten av uran har en halveringstid på bare 700 millioner år.

Når forskerne regner ut alder ut ifra mengden uran og bly i berget, må de altså ta med i beregningene at en liten del av blyet stammer fra den mer kortlivede uran 235.

Til nå har det vært allment akseptert blant forskerne at forholdet mellom uran 238 og uran 235 er likt i all stein: For hvert uran 235-atom finnes det 137,88 uran 238-atomer. Men det er nettopp her det viser seg at naturen ikke var helt som vi trodde.

Mer presist

Forskere fra British Geological Survey og Massachusetts Institute of Technology gjorde nye eksakte målinger av 58 prøver fra ulike steder på jorda.

Da viste det seg at det var litt færre uran 238-atomer i forhold til uran 235-atomer enn antatt. Dessuten varierte forholdet mellom de to isotopene litt fra stein til stein, skrev forskerne nylig i Science.

Nå mener de at standardverdien for forholdet mellom uranisotopene må justeres bitte litt ned, til 137, 818 til én. I tillegg må man ta hensyn til at sammensetningen ikke er helt lik i alle steiner.

Det vil gi oss enda riktigere anslag for alderen på både vulkanske bergarter på jorda og meteoritter fra verdensrommet.

- Denne nye bestemmelsen vil ikke bare forbedre nøyaktigheten for hver uran-bly-alder, men til syvende og sist også vår forståelse av hendelser i jordas historie, sier geolog Blair Schoene, i en pressemelding fra British Geological Survey.

Men når alt kommer til alt har nok justeringene mest å si for folk som er litt mer enn vanlig opptatt av steiners alder. For oss andre er rettelsene såpass små at det ikke utgjør den helt store forskjellen.

Med de nye verdiene er jorda fortsatt ufattelige 4,5 milliarder å gammel.

Referanse:

J. Hiess, D. J. Condon, N. McLean, S. R. Noble, 238U/235U Systematics in Terrestrial Uranium-Bearing Minerals, Science, 30. mars 2012, vol 335, nr 6076, s 1610-1614.