Hablamos de radiactividad extinguieron cuando un radioisótopo ha estado presente (en la Tierra o en otro objeto en el sistema solar ), pero completamente ha desintegrado . En la práctica, solo hablamos de ello cuando hemos podido identificar los productos de desintegración que ha dejado el radioisótopo extinguido . Las primeras radiactividades extintas que se han descubierto son las del yodo 129 en 1960, el plutonio 244 en 1967, el aluminio 26 en 1974, el berilio 10 en 2000 y el hierro 60 en 2004. Es plausible que se desintegra. Aluminio 26 y hierro 60 incorporados en el primer Objetos sólidos del Sistema Solar que liberaron la energía necesaria para la fusión parcial de asteroides diferenciados .
La detección de radiactividades extinguidas requiere la medición precisa de ciertas proporciones isotópicas (o, en el caso del plutonio 244 , trazas de fisión ) en rocas o minerales adecuados. Permite una cronología fina de la historia temprana del Sistema Solar .
Cada núcleo de un radioisótopo extinto se ha desintegrado para dar un descendiente estable (o radiactivo, pero con una vida media lo suficientemente grande como para estar presente en la actualidad). Al hacerlo, aumentó la abundancia del descendiente: es la presencia en una muestra de un exceso de este descendiente (en comparación con otras muestras) lo que delata la presencia del isótopo extinto dentro de la muestra cuando se formó. El detalle de la detección varía de una radiactividad apagada a otra dependiendo en particular de las características de los otros isótopos del elemento parental y del elemento descendiente.
Ejemplo de aluminio 26:Hasta 1974 todas las muestras terrestres, lunares o meteoríticas en las que se mide la composición isotópica del magnesio presentan el mismo resultado, salvo las incertidumbres de medida : 78,99% 24 Mg, 10,0% 25 Mg y 11,01% 26 Mg. Más precisamente, en términos de relaciones isotópicas : 25 Mg / 24 Mg = 0,12663 y 26 Mg / 24 Mg = 0,139805. Esta homogeneidad de las composiciones isotópicas está de acuerdo con la hipótesis de una nebulosa solar bien mezclada, esencialmente isotópicamente homogénea. En 1974, se encontró el primer exceso de 26 Mg en inclusiones del meteorito Allende . En 1976, algunos granos de un enclave refractario del mismo meteorito mostraron relaciones de 26 Mg / 24 Mg que subieron a 0,14164, y se correlacionaron linealmente con la relación Al / Mg: ( 26 Mg / 24 Mg) = a ( 27 Al / 24 Mg ) + b . La intersección con el eje y b se fusiona con el valor habitual de 26 Mg / 24 Mg. Los autores interpretan la pendiente a = 6 × 10 −5 (0,006%) como el valor de la relación de isótopos 26 Al / 27 Al de los materiales a partir de los cuales se formaron estos granos, es decir, este informe en la nebulosa solar en el momento en que se formaron los granos. El aluminio 26 presente en este momento ha desaparecido (solo queda aluminio 27 ), transformándose en magnesio 26 .
El caso del plutonio 244 es especial. Es uno de los isótopos lo suficientemente pesado como para desintegrarse también (junto con las desintegraciones α y β clásicas) por fisión espontánea . Cada evento de fisión espontánea deja, en el mineral donde se encontraba el núcleo pesado, defectos cristalinos causados por los núcleos resultantes de la fisión. Estos defectos son, después de un tratamiento químico adecuado, observables al microscopio: se denominan trazas de fisión . Estos rastros de fisión difieren de un núcleo pesado a otro: así podemos distinguir los rastros de fisión del uranio 235 , uranio 238 y torio 232 . Cuando también observamos trazas de fisión diferentes a las anteriores, pensamos que podrían provenir de un isótopo extinto; pero fue sólo después de sintetizar el plutonio 244 y analizar sus propiedades que se identificaron formalmente sus rastros de fisión.
Los isótopos primordiales no fueron los únicos presentes en la Tierra (o en otro objeto del Sistema Solar) inmediatamente después de su formación . También estaban todos los isótopos radiactivos producidos por nucleosíntesis estelar ( procesos s , r y p ) y cuya vida media era lo suficientemente grande como para no haber desaparecido ya en el intervalo de tiempo entre el aislamiento de la nebulosa protosolar. De la formación de la nebulosa celeste. objeto considerado, pero no lo suficiente como para haber sobrevivido 4.54 Ga de desintegración radiactiva sin reposición. Por tanto, son radioisótopos con una vida media entre 0,1 y 100 Ma .
Se sabe desde la década de 1960 que los isótopos radiactivos de vida media corta estaban presentes en el Sistema Solar en su origen. De hecho, se había medido el exceso de xenón 129 correlacionado con las concentraciones de yodo, revelando así la presencia inicial de yodo 129. La vida media del 129 I no es muy corta (alrededor de 16 Ma ), la presencia de este isótopo no es difícil de entender: en la nube molecular en el origen del Sistema Solar la inyección de yodo 129 (sintetizado por el proceso r en supernovas ) y su desintegración radiactiva equilibrada para dar una concentración de equilibrio ( estado estacionario ), y es solo con el aislamiento de la nebulosa protosolar que el yodo-129 comenzó a disminuir sin contribución compensatoria.
La situación cambió en la década de 1970 con el descubrimiento de un exceso de magnesio 26 en el meteorito Allende, correlacionado con la relación Al / Mg. En cuanto al xenón 129, esta correlación atestigua la presencia inicial de un radioisótopo extinto, aquí aluminio 26. El problema surge de la baja vida media de 26 Al ( 0,73 Ma ) y la riqueza inicial relativamente alta en este isótopo ( 26 Al / 27 Al del orden de 5 × 10 −5 ). La baja frecuencia de supernovas (de una a tres por siglo para toda la galaxia ) implica una concentración en estado estable mucho más baja. Debe admitirse entonces que una estrella al final de su vida explotó en las proximidades de la nebulosa protosolar o del naciente Sistema Solar, como máximo unos pocos millones de años antes de este nacimiento. Esto no es necesariamente una coincidencia extraordinaria, porque la explosión de una supernova cerca de una nebulosa es precisamente una de las explicaciones que se dan para el desencadenamiento de la contracción de esta nebulosa (a través de la onda de choque generada por la explosión): esta supernova “fundadora”. habría provocado el nacimiento del Sistema Solar al mismo tiempo que lo habría sembrado con isótopos radiactivos recién sintetizados.
No todos los radioisótopos con vidas medias en el rango de 0,1 a 100 Ma se consideran radioisótopos extintos, ya que algunos de ellos se recrean posteriormente. El uranio 234 , por ejemplo (vida media T = 0,245 66 Ma ), está presente en todos los minerales que contienen uranio porque es uno de los términos de la cadena de desintegración del uranio-238 ( equilibrio secular ). El uranio 234 presente durante la formación de la Tierra ha desaparecido, pero difícilmente podemos esperar detectar su rastro (a través del exceso de su descendiente estable, el plomo 206 ) porque los rastros del uranio 234 inicial están oscurecidos por los del uranio 234 formado a lo largo de la historia de la Tierra.
Un problema similar surge para el berilio 10 ( T = 1.513 Ma ), el manganeso 53 ( T = 3.81 Ma ) y el yodo 129 ( T = 15.7 Ma ), que se producen por espalación de los rayos cósmicos en la atmósfera superior. En estos casos podemos sin embargo identificar las huellas de los radioisótopos extintos (presentes durante la formación de la tierra), debido a que no se encuentran en las mismas muestras que los productos de desintegración del 10 Be, 53 Mn o 129 núcleos. Formé en la atmósfera y luego se incorporan a los sedimentos . Sin embargo, la identificación de estas radiactividades extinguidas requiere precauciones metodológicas.
La datación radiométrica suele basarse en la observación de una relación lineal entre la abundancia relativa del isótopo-hijo y la abundancia residual del isótopo-padre, y esa relación sirve para medir el tiempo transcurrido desde la formación del material analizado. Por ejemplo, la cristalización de un granito se puede fechar a partir de la relación lineal entre las proporciones isotópicas 87 Sr / 86 Sr y 87 Rb / 86 Sr en diferentes minerales ( 87 Sr es el hijo de 87 Rb ). En el caso de la radiactividad extinguida, el isótopo padre ha desaparecido por completo, pero su abundancia inicial era proporcional a la del isótopo o isótopos estables del mismo elemento químico ("elemento padre"): la observación de una relación lineal entre la abundancia relativa del isótopo hijo y la del elemento padre permite calcular la composición isotópica del elemento padre durante la formación del material analizado. Es esta composición isotópica inicial la que permite fechar la formación del material, sabiendo que la abundancia relativa del radioisótopo extinguido ha disminuido regularmente en la nebulosa solar según una ley conocida . Mientras que la datación radiométrica tradicional permite estimar el intervalo de tiempo entre la formación de un material y el momento presente, la datación por radiactividad extinta permite estimar el intervalo de tiempo entre la formación de un material y la de otro, siempre que estos dos Los eventos ocurrieron en el primer millón de años del Sistema Solar. La ventaja de este tipo de datación es su alta precisión, ligada al bajo valor de las vidas medias de los isótopos radiactivos considerados (intervalos de tiempo relativamente cortos son suficientes para generar diferencias significativas en la composición isotópica del elemento parental).
| Z | Radioisótopo extinguido | Vida media ( ma ) | Descendiente estable | Z |
|---|---|---|---|---|
| 20 Ca | Calcio 41 | 0.1021 | Potasio 41 | 19 K |
| 17 Cl | Cloro 36 | 0.301 | Argón 36 | 18 Ar |
| 13 Al | Aluminio 26 | 0,7166 | Magnesio 26 | 12 mg |
| 26 Fe | Hierro 60 | 1,49 | Níquel 60 | 28 Ni |
| 4 ser | Berilio 10 | 1,39 | Boro 10 | 5 B |
| 40 Zr | Circonio 93 | 1,532 | Niobio 93 | 41 Nb |
| 64 Dios | Gadolinio 150 | 1,792 | Samario 146 | 62 Sm |
| 55 C | Cesio 135 | 2,31 | Bario 135 | 56 Ba |
| 43 Tc | Tecnecio 97 | 2.6 | Molibdeno 97 | 42 MB |
| 66 Dy | Disprosio 154 | 3,01 | Neodimio 142 | 60 nudos |
| 25 Mn | Manganeso 53 | 3,81 | Chrome 53 | 24 Cr |
| 43 Tc | Tecnecio 98 | 4.12 | Rutenio 98 | 44 Ru |
| 46 Pd | Paladio 107 | 6,66 | Plata 107 | 47 Ag |
| 72 Hf | Hafnio 182 | 8,88 | Tungsteno 182 | 74 W |
| 82 Pb | Plomo 205 | 15.32 | Talio 205 | 81 Tl |
| 96 cm | Curio 247 | 15,6 | Plomo 207 | 82 Pb |
| 53 Yo | Yodo 129 | 15,7 | Xenón 129 | 54 Xe |
| 41 Nb | Niobio 92 | 34,9 | Circonio 92 | 40 Zr |
| 94 Pu | Plutonio 244 | 79,3 | Plomo 208 | 82 Pb |
| 84 | Xenón 131, 132, 134 y 136 | 54 Xe | ||
| 62 Sm | Samario 146 | 103,1 | Neodimio 142 | 60 nudos |