El reloj de uranio-plomo

Podemos ilustrar el método mediante el primer reloj radiactivo que se empleó, basado en la desintegración del uranio en plomo. La desintegración radiactiva funciona estrictamente de acuerdo con una ley de probabilidad estadística. La cantidad de uranio que se desintegra en una unidad de tiempo es siempre proporcional a la cantidad restante. Esto resulta en una curva como la que aparece en el dibujo (página 19), que muestra la cantidad que queda después de un tiempo determinado. Al tiempo necesario para la desintegración de la mitad del uranio se le llama su período de semidesintegración. La mitad de la mitad restante se desintegra durante el siguiente período de semidesintegración. Y queda solo una cuarta parte de la cantidad original. Después de tres períodos de semidesintegración queda una octava parte, y así sucesivamente. El período de semidesintegración del uranio es de 4.500 millones de años.

Puesto que el uranio se transforma en plomo, la cantidad de plomo aumenta constantemente. La cantidad acumulada hasta cualquier punto determinado en el tiempo se muestra por la curva de trazo quebrado. La curva del plomo complementa la curva del uranio, de manera que la cantidad total de átomos de plomo y átomos de uranio es siempre la misma, equivalente a la cantidad con que se empezó.

Ahora bien, supongamos que tenemos una roca que tiene uranio, pero no plomo, y la sellamos herméticamente para que nada pueda entrar ni salir de ella. Algún tiempo después la abrimos y medimos las cantidades de ambos elementos. Así podemos determinar por cuánto tiempo ha estado sellada la roca. Por ejemplo, si hallamos cantidades iguales de plomo y uranio, sabemos que ha transcurrido un período de semidesintegración, es decir: 4.500 millones de años. Si hallamos que solamente el 1% del uranio se ha convertido en plomo, podemos emplear la fórmula matemática para la curva y calcular que han transcurrido 65.000.000 de años.

Nótese que no tenemos que saber cuánto uranio había en la roca al principio, pues todo lo que tenemos que medir es la proporción de plomo al uranio al final del período... lo cual es muy práctico, porque ninguno de nosotros estuvo presente para medir nada al comienzo del experimento.

Ahora bien, usted quizás piense que los períodos a que nos referimos son inmensos, de millones y miles de millones de años. ¿Qué posible uso pudiera tener un reloj que funciona tan lentamente? Pues, aprendemos que la Tierra misma ha existido por varios miles de millones de años, y que hay rocas que parecen haber estado en su lugar por una buena parte de ese período. Como se ve, los geólogos hallan muy útiles tales relojes para estudiar la historia de la Tierra.

¿Cuán seguros son?

Tenemos que admitir que el proceso de datación no es tan simple como lo hemos descrito. Mencionamos que la roca tiene que estar libre de plomo al principio. Por lo general no es así; para comenzar hallamos cierta cantidad de plomo. Esto da a la roca lo que se llama una edad incorporada, algo más de cero. También, asumimos que el uranio estuvo herméticamente sellado en la roca y nada pudo entrar ni salir de ella. Esto quizás sea cierto en algunas ocasiones, pero no siempre. Durante largos períodos es posible que parte del plomo o del uranio se rezuma a las aguas subterráneas. O es posible que en la roca penetre más uranio o plomo, especialmente si se trata de roca sedimentaria. Por esta razón, el reloj de uranio-plomo funciona mejor en el caso de rocas ígneas.

Otras complicaciones surgen del hecho de que otro elemento, el torio, que puede hallarse en el mineral, también es radiactivo y se desintegra lentamente hasta convertirse en plomo. Además, el uranio tiene un segundo isótopo —que químicamente es idéntico, pero de diferente masa— que decrece a una tasa diferente, convirtiéndose también en plomo. Cada uno de estos termina convirtiéndose en un diferente isótopo de plomo, por lo que necesitamos no solo a un químico con sus tubos de ensayo, sino también a un físico con un instrumento especial para separar los diferentes isótopos, plomos de masa diferente.

Sin pasar a los detalles de estos problemas, podemos comprender que los geólogos que emplean el reloj de uranio-plomo tienen que tener cuidado con los escollos que el método encierra si desean obtener una respuesta razonablemente confiable. Les alegra tener otros métodos radiométricos para verificar sus mediciones. Se han desarrollado otros dos métodos que a menudo pueden emplearse en la misma roca.

[Diagrama en la página 18]

(Para ver el texto en su formato original, consulte la publicación)

Uranio

Plomo

¿Cuánto uranio (o plomo) tuvo originalmente esta roca?

¿Cuánto uranio (o plomo) entró en la roca más tarde?

¿Cuánto plomo se derivó de la desintegración del torio?

[Gráfico en la página 19]

(Para ver el texto en su formato original, consulte la publicación)

La disminución del uranio está en proporción directa con el incremento del plomo

100%

50%

25%

12,5%

Períodos de semidesintegración 1 2 3

plomo (argón)

(potasio) uranio