ბოლო დროს სოციალურ ქსელებში გახშირდა სკეპტიკური დამოკიდებულება რიკოთის უღელტეხილის რეალურ ასაკთან დაკავშირებით. თემას აქტიური განხილვა მოჰყვა რიკოთის გვირაბის მახლობლად მეწყერის ჩამოწოლის შემდეგ. თუმცა, ეს გასაკვირი არაა, რადგან იმ ადამიანებისთვის, რომლებსაც უშუალო შემხებლობა არ ჰქონიათ გეოლოგია/გეოგრაფიის დარგებთან, 330 მილიონი წელი შესაძლოა, არასერიოზულად ჟღერდეს. სწორედ ამიტომ, სტატიაში გავეცნობით ქანების დათარიღების მეცნიერულ მეთოდს და განვმარტავთ ძირულას მასივის ასაკს, რადგან სწორედ ძირულას მასივის შემადგენლობაში შედის რიკოთის უღელტეხილი.

რას წარმოადგენს ძირულას მასივი?

ძირულას მასივი მდებარეობს საქართველოს დასავლეთ ნაწილში, დიდ და მცირე კავკასიონს შორის. სწორედ ამ ტერიტორიულ ერთეულს მიეკუთვნება რიკოთის უღელტეხილი.

ძირულას მასივი გამოირჩევა მრავალი შვერილითა და უსწორმასწორო ზედაპირებით, რაც მის შესწავლას შედარებით რთულს და საინტერესოს ხდის გეოლოგებისთვის.

სურათზე ნაჩვენებია სხვადასხვა გეოლოგიური ობიექტი საქართველოს დასავლეთ ნაწილში. თეთრი წარწერა — D აღნიშნავს ძირულას მასივს, რომელსაც მიეკუთვნება რიკოთის უღელტეხილი და, შესამისად, განსაკუთრებული მნიშვნელობისაა საქართველოში საგზაო ინდუსტრიისთვის. გარდა გეოგრაფიულ/გეოლოგიური მნიშვნელობისა, ძირულას მასივი იტევს არაერთ საინტერესო ცხოველის სახეობას (მათ შორის არის კავკასიური ლეოპარდიც, რომელიც ერთ-ერთი უიშვიათესია დიდ კატებს შორის) და განსაკუთრებით მრავალფეროვან ფლორას.

მეცნიერების დასკვნით, ძირულას მასივი 330 მილიონ წელს ითვლის და მისი წარმოქმნა ემთხვევა ე.წ. პალეოზოურ ერას. გავეცნოთ, რა მეთოდებითა თუ ფაქტებით მყარდება ეს დასკვნა.

XX საუკუნეში ფიზიკის დარგში მომხდარი გადატრიალებები თითქმის ყველა ტექნიკურ და ტექნოლოგიურ დარგს შეეხო, მათ შორისაა გეოლოგიაც. ბირთვული ფიზიკის წინსვლის შედეგად გეოლოგებმა ამ მიმართულებას უმნიშვნელოვანესი გამოყენება უპოვეს. მათ შეიმუშავეს ქანების დათარიღების მეთოდი, რომელიც ეფუძნება რადიოაქტიური დაშლის მოვლენას. ამ მეთოდს რადიომეტრია უწოდეს. გეოლოგიის დარგმა სრული რევოლუცია განიცადა ამ აღმოჩენის შედეგად და საშუალება მოგვცა დაგვენახა, როგორი იყო დედამიწა მილიონობით წლის წინ. დღესდღეობით ყველაზე ხშირად სწორედ ამ მეთოდს იყენებენ მაღალი სიზუსტის გამო.

თუმცა რა შუაშია ბირთვული რეაქციები ქანების შესწავლასთან? რა ინფორმაცია შეიძლება მოგვცეს ქანებში ამ პროცესების კვლევამ?

ამ კითხვებზე პასუხის გასაცემად აუცილებელია წარმოდგენა შევიქმნათ რადიოაქტიური დაშლის მოვლენაზე.

რადიოაქტიური დაშლა

რადიოაქტიური დაშლის მოვლენა პირველად ფრანგმა ფიზიკოსმა, ჰენრი ბეკერელმა აღმოაჩინა, რასაც შემდეგ მოჰყვა ყველასთვის კარგად ცნობილი პიერ და მარია კიურების მიერ ჩატარებული კვლევები, რისთვისაც მათ ნობელის პრემია მიენიჭათ.

როგორც ცნობილია, ატომი შედგება ბირთვისგან (პროტონები და ნეიტრონები) და მათ გარშემო მოძრავი ელექტრონებისგან. რადიოაქტიური დაშლა ეწოდება პროცესს, რომლის დროსაც ატომბირთვი გამოყოფს ნაწილაკებს ან ელექტრომაგნიტურ ტალღებს (როგორიცაა ხილული სინათლე). ბირთვი ამ პროცესის შედეგად სტაბილურ მდგომარეობას აღწევს. ბირთვში პროტონების რიცხვი განსაზღვრავს ელემენტის რაობას, ხოლო ნეიტრონების რიცხვი — მის სტაბილურობას. გარკვეულ პირობებში ხდება ატომბირთვის დაშლა. ბირთვის დაშლის შედეგად მიღებულ ახალ ბირთვს შვილობილი ბირთვი ეწოდება.

ყოველი ბირთვის დაშლის პროცესს გააჩნია უნიკალური მახასიათებელი სიდიდე — ნახევრად დაშლის პერიოდი. ზუსტად ამ დროსთანაა დაკავშირებული დათარიღების მეთოდი.

როგორ ხდება ქანების დათარიღება?

ზოგიერთი ბირთვი საკმაოდ დიდ დროს ანდომებს დაშლას, ანუ მათი ნახევრად დაშლის პერიოდი საკმაოდ გრძელია. მაგალითად ურან-238-ის ტყვია-206 მდე (სადაც 238 და 206 ნუკლიდების, ანუ პროტონების და ნეიტრონების ჯამური რიცვია) ნახევარ დაშლის პერიოდი 4.5 მილიარდი წელიწადის ტოლია.

გეოლოგები ამ და სხვა რადიოაქტიური დაშლის პროცესებს გეოლოგიურ საათად იყენებენ. ისინი იღებენ გამოსაკვლევ მასალას (ფილას, ქვას, ქანის ნატეხს) და ზომავენ ბირთვების და მათი შვილობილი ბირთვების რაოდენობას. მათი რაოდენობათა შედარება კი იძლევა უპრეცედენტო სიზუსტით (1 მილიონი წელიწადი) დათარიღების საშუალებას. დიახ, არ მოგჩვენებიათ სიტყვა "უპრეცედენტო", რადგან როდესაც დროის ისეთ მონაკვეთებზე ვსაუბრობთ, როგორიცაა ასეულობით მილიონი წელიწადი, 1 მილიონი წელიწადის ცდომილებას შედეგზე დიდი გავლენა არ აქვს; ამასთან სიზუსტე მართლაც უპრეცედენტოა, რადგან უკეთესი საზომი დღესდღეობით კაცობრიობას არ გააჩნია.

საიდან ვიცით, რომ ურანის დაშლის დროზე რაიმე გარეშე პირობები არ მოქმედებდნენ?

პირველ რიგში ხაზი უნდა გაესვას იმ ფაქტს, რომ კვანტური ფიზიკის კანონების თანახმად ელემენტის ნახევრად დაშლის პერიოდზე გავლენას ვერც ერთი ფიზიკური პროცესი (ტემპერატურის ზრდა, წნევა და ა.შ) ვერ ახდენს. თუმცა, შესაძლებელია ხელოვნურად დავშალოთ ესა თუ ის ბირთვი. მექანიზმი ასეთია: ხდება ურანის ან სხვა ელემენტების ბომბარდირება ნეიტრონებით ხელოვნურად, რაც იწვევს ნეიტრონების რიცხვის ზრდას ბირთვში, იქმნება ახალი იზოტოპი (იზოტოპებში ერთმანეთისგან მხოლოდ ნეიტრონების რიცხვით განსხვავდებიან), ანუ იცვლება ბირთვის კონფიგურაცია. როგორც უკვე ვახსენეთ, ნეიტრონების რიცხვი განსაზღვრავს მის სტაბილურობას, რაც უფრო დიდია ნეიტრონების რიცხვი მით უფრო მალე დაიშლება ბირთვი. ახალი იზოტოპის ნახევრად დაშლის პერიოდი გაცილებით მცირეა წინამორბედ ბირთვთან შედარებით და შესაბამისად უფრო მალე იშლება. ამ მექანიზმს ეყრდნობა ბირთვული იარაღის გამოყენება.

მსგავსი პროცესები ძალიან იშვიათია ბუნებაში, თუმცა გეოლოგები ამ ეფექტის გამოსარიცხად სხვადასხვა მეთოდს იყენებენ. ისინი ეძებენ მოცემულ ქანებში სხვადასხვა შვილობილ ბირთვებს, რომლებიც მხოლოდ ბუნებრივი ელემენტების ნეიტრონებით ბომბარდირების შედეგად გვხვდება. თუ მსგავსი შვილობილი ბირთვების რაოდენობა მცირეა, ეს მეუთითებს იმაზე, რომ რადიომეტრიული მეთოდის გამოყენება მეცნიერულად გამართლებულია. ისინი ასევე იკვლევენ მიმდებარე ტერიტორიებზე მსგავს ქანებში ელემენტების რაოდენობას და ადარებენ ერთმანეთს, რაც მათ აძლევს საშუალებას, სრულიად გამორიცხონ ნეიტრონებით ბომბარდირების ეფექტები.

2019 წელს ჩატარებული კვლევის მიხედვით სწორედ ურანის და მისი შვილობილი ბირთვების რაოდენობის შედარებით მოხერხდა ძირულას მასივის ქანების დათარიღება და აღმოჩნდა, რომ მისი ასაკი დაახლოებით 330 მილიონ წელიწადს წარმოადგენს.