Datación de núcleos de hielo

Esquema

I. Methods of Dating Ice Cores
   A. Counting of Annual Layers
      1. Temperature Dependent
      2. Irradiation Dependent
   B. Using Pre-Determined Ages as Markers
      1. Previously Measured Ice-Cores
      2. Oceanic Cores
      3. Volcanic Eruptions
      4. Ph Balances
      5. Paleoclimatic Comparison
   C. Radioactive Dating of Gaseous Inclusions
   D. Ice Flow Calculations
II. The Vostok Ice-Core
   A. How It Was Collected
   B. Experimental Methodology
   C. Results
III. Conclusions
   A. Minimum Age of the Earth
   B. Worlds in Collision?
IV. References

I. Métodos de datación de núcleos de hielo

De los cuatro métodos distintos para determinar las edades de los núcleos de hielo, los tres primeros son pruebas experimentales directas y el cuarto se basa en teorías algo inciertas.

Conteo de Capas Anuales

La base de este método radica en buscar elementos que varíen de manera consistente con las estaciones. Entre estos se encuentran los elementos que dependen de la temperatura (más frío en invierno y más cálido en verano) y la irradiancia solar (menos irradiancia en invierno y más en verano). Una vez que se encuentran tales marcadores de variaciones estacionales, pueden utilizarse para determinar el número de años durante los cuales se acumuló el núcleo de hielo. Este proceso es análogo al conteo de los anillos de los árboles. Una desventaja principal de estos tipos de datación es que son extremadamente laboriosos en cuanto al tiempo.

Dependiente de la temperatura

De los marcadores dependientes de la temperatura, el más importante es la relación de 18O a 16O. Las moléculas de agua compuestas por H2(18O) se evaporan menos rápidamente y se condensan más fácilmente que las moléculas de agua compuestas por H2(16O). Por lo tanto, el agua que se evapora del océano empieza siendo pobre en H2(18O). A medida que el vapor de agua viaja hacia los polos, se vuelve cada vez más pobre en H2(18O) ya que las moléculas más pesadas tienden a precipitarse primero. Este empobrecimiento es un proceso dependiente de la temperatura, por lo que en invierno la precipitación está más enriquecida en H2(16O) que en verano. Así, cada capa anual comienza rica en 18O, se vuelve pobre en 18O y termina siendo rica en 18O.

Este proceso también depende de las temperaturas relativas de diferentes años, lo que permite compararlo con datos paleoclimáticos. Por razones similares, la relación entre deuterio e hidrógeno se comporta de la misma manera.

La principal desventaja de este método de datación es que los isótopos tienden a difundirse con el paso del tiempo.

Marcadores dependientes de la irradiación

De los marcadores dependientes de la irradiación, los dos más importantes son 10Be y 36Cl. Ambos estos isótopos son producidos por los rayos cósmicos y la irradiación solar que incide sobre la atmósfera superior, y ambos son rápidamente lavados de la atmósfera por las precipitaciones. Al comparar las proporciones de estos isótopos con sus contrapartes no radiactivas (i.e. 9Be y 35Cl) se puede determinar la estación del año en que ocurrió la precipitación. Por lo tanto, cada capa anual comienza siendo pobre en 10Be y 36Cl, se vuelve rica en 10Be y 36Cl, y luego vuelve a ser pobre.

CORRECCIÓN: Me equivoqué bastante con esto. Aunque lo dicho anteriormente es cierto, este es un efecto extremadamente menor. Tanto el 10Be como el 36Cl se forman como iones cargados en la ionosfera. El campo magnético de la Tierra los atrapa, con solo una pequeña "filtración" de los isótopos hacia la atmósfera inferior. La cantidad de "filtración" depende de la altura de la ionosfera, que cambia principalmente en respuesta al ciclo solar, con períodos de máxima actividad solar correspondientes a la mayor extensión de la ionosfera.

Cabe señalar que las proporciones de 10Be/9Be de algunos núcleos de hielo han sido comparadas con el ciclo solar conocido y están en excelente acuerdo con lo que se conoce (mostrando con precisión el momento de la Pequeña Edad de Hielo Europea, que correspondió con una cantidad notablemente baja de actividad solar).

La desventaja principal de este método de datación es que estos isótopos también tienden a difundirse con el tiempo.

Usando edades predeterminadas como marcadores

En estos métodos, se utiliza la edad de marcadores previamente determinados para determinar la edad de diversos puntos en el núcleo de hielo. La mayor ventaja de estos métodos es que pueden completarse relativamente rápido. La mayor desventaja es que si los marcadores de edad predeterminados son incorrectos, entonces la edad asignada al núcleo de hielo también será incorrecta.

Hielos previamente medidos

En este método, se comparan ciertas inclusiones en un núcleo de hielo cuya edad ha sido determinada con un método separado, con inclusiones similares en un núcleo de hielo de una edad aún indeterminada. Estas inclusiones son típicamente ceniza de erupciones volcánicas y capas ácidas.

La principal desventaja de este método es que se debe contar con un núcleo de hielo previamente datado por edad para comenzar.

Núcleos oceánicos

En este método se comparan ciertas inclusiones en núcleos oceánicos datados con inclusiones relacionadas encontradas en el núcleo de hielo de una edad aún indeterminada. Ejemplos de tales inclusiones son una disminución (o aumento) de la temperatura durante un período de años que puede determinarse a partir de la flora y fauna encontrada en el núcleo oceánico y una disminución (aumento) del enriquecimiento de 18O durante este mismo período de años. Otro ejemplo es la ceniza volcánica.

ADICIÓN: R. Hyde ha publicado por separado algunas de las relaciones entre los datos de los núcleos oceánicos y sus causas astronómicas. Estas son las principales "inclusiones" que se comparan. Me disculpo por el uso de terminología genérica en este caso.

Las principales desventajas de este método son que se deben comparar diferentes firmas de cambios climáticos que corresponden al mismo evento y que no se está seguro de los tiempos de retraso (si los hay) entre las reacciones oceánicas y glaciales ante los mismos cambios climáticos.

Erupciones volcánicas

Después de la erupción de volcanes, la ceniza volcánica y los químicos son lavados de la atmósfera por las precipitaciones. Estas erupciones dejan una marca distintiva dentro de la nieve que lavó la atmósfera. Podemos entonces utilizar las erupciones volcánicas registradas para calibrar la edad del núcleo de hielo. Dado que la ceniza volcánica es un componente atmosférico común después de una erupción, esta es una buena firma para utilizar al comparar datos de tiempo calibrados y un núcleo de hielo de edad indeterminada. Otra firma del vulcanismo es la acidez.

La principal desventaja de este método es que se debe conocer previamente la fecha de la erupción, lo cual generalmente no es así. Además, los precipitados alcalinos de las edades de hielo limitan esta medida a aproximadamente 8000 a.C.

Equilibrio de pH

Un marcador único de los periodos de glaciación es que las precipitaciones durante las edades de hielo son notablemente alcalinas. Esto se debe al hecho de que las edades de hielo atraparon una gran cantidad del agua disponible, exponiendo así una porción más grande de las plataformas continentales. De estas plataformas, enormes nubes de polvo alcalino (principalmente CaCO3) fueron arrastradas por el viento a través del paisaje.

La principal desventaja de este método es que proporciona solo rangos de edad muy aproximados (es decir, este hielo se depositó durante la edad de hielo). Además, el tiempo de retraso entre el inicio de la glaciación y el aumento de la alcalinidad es incierto.

Comparaciones paleoclimáticas

En este método, se comparan los cambios climáticos a largo plazo (por ejemplo, las edades de hielo y los calentamientos interglaciares) con marcadores (como las proporciones de 18O/16O) encontrados dentro de los núcleos de hielo.

Datación radiométrica de inclusiones gaseosas

En este método, se funde una cantidad de material glaciar de una profundidad dada, se recogen los gases que estaban atrapados dentro y se utiliza la datación estándar de 14C y 36Cl.

La desventaja principal de este método es que se debe derretir una gran cantidad de hielo para obtener la cantidad necesaria de gases.

Cálculos del flujo de hielo

En este método, se mide la longitud del núcleo de hielo y se calcula cuántos años debió tomar para que se formara un glaciar de ese espesor.

Este es el método menos preciso de los utilizados para fechar los núcleos de hielo. Primero, se debe calcular cómo cambia el grosor de la capa anual con la profundidad. Después, se deben hacer algunas suposiciones sobre el grosor original de la capa anual a fechar (es decir, la cantidad de precipitación que cayó en la zona en un año).

II. El Núcleo de Hielo de Vostok

Para demostrar los métodos utilizados en la datación de núcleos de hielo, utilizaré el núcleo de hielo de Vostok como ejemplo, ya que encontré abundante literatura al respecto y porque es un núcleo de hielo antártico, que es de lo que trataba el artículo original.

Cómo fue recopilado

El Núcleo de Hielo de Vostok fue recolectado en la Antártida Oriental por la expedición rusa a la Antártida. El Núcleo de Hielo de Vostok mide 2.083 metros de longitud y fue recolectado en dos partes: 1) 0 - 950 m entre 1970-1974, 2) 950 - 2083 m entre 1982-1983. La profundidad total de la capa de hielo de la cual se recolectó el núcleo es aproximadamente de 3.700 metros.

Metodología Experimental

El núcleo de hielo fue cortado en segmentos de 1,5 a 2,0 metros. Una serie discontinua muestreada cada 25 metros y una serie continua desde 1.406 hasta 2.803 metros fueron enviadas en estado sólido a Grenoble, Francia para un análisis adicional.

En Grenoble, el hielo se colocó en recipientes de acero inoxidable limpios. Las muestras se trituraron y luego se fundieron, recogiendo y guardando los gases liberados para un análisis posterior. El agua resultante se analizó para su composición química y luego se sometió a electrólisis.

Los métodos utilizados en la determinación de las edades incluyen el análisis isotópico de 18O/16O [1], cálculos independientes de flujo de hielo [1], comparación con otros núcleos de hielo [1], comparación paleoclimática [1], comparación con núcleos de mar profundo [1], análisis isotópico de 10Be/9Be [2], análisis isotópico de deuterio/hidrógeno [3], comparación con el registro climático marino [3], correspondencias de CO2 entre núcleos de hielo datados [4] y correspondencias de CO2 con núcleos oceánicos datados [4].

Los resultados determinados a partir de estas diversas muestras fueron consistentes entre los cortes continuos y discontinuos dentro de las secciones que se superponían. También fueron consistentes con los núcleos de hielo de Groenlandia, otros núcleos de hielo de la Antártida, registros volcánicos datados, núcleos de aguas profundas y evidencia paleoclimática.

Resultados

Aunque no es posible proporcionar fechas específicas (dentro de un milenio), el análisis muestra evidencia definitiva de los dos últimos periodos glaciares. Utilizando los métodos listados anteriormente, la base del núcleo de hielo se depositó hace 160.000 +- 15.000 años. Cabe señalar que todos los métodos listados anteriormente fueron consistentes con los resultados anteriores.

III. Conclusiones

En esta sección proporcionaré una breve revisión de cómo los datos de los núcleos de hielo afectan tanto la cuestión de la edad de la Tierra como el catastrofismo velikovskiano.

NOTA: Esta publicación original fue escrita en un momento en que tanto Bob Bales como Ted Holden eran participantes frecuentes en talk.origins. Bob Bales ha argumentado que la edad de la Tierra es de aproximadamente 50,000 años, y probablemente ya sabes que Ted Holden es un defensor del Catastrofismo Velikovskiano. Por lo tanto, estas conclusiones son específicas para el lector.

Edad mínima de la Tierra

Los datos recopilados del núcleo de hielo de Vostok indican que la mínima edad de la Tierra es de 160.000 +- 15.000 años. Además, existe aproximadamente un 33% de hielo adicional por debajo de la muestra del núcleo, el cual contendría un número desproporcionado de años debido al adelgazamiento de las capas de hielo bajo la tremenda presión del hielo que se encuentra por encima de él.

Para mantener una edad de la Tierra de 50,000 años, se necesitaría describir un mecanismo que permita la formación de más de 2 capas de hielo falsas por año. Cabe señalar que también se debe describir por qué este mecanismo ha dejado de funcionar en tiempos históricos, ya que el núcleo de hielo de Vostok demuestra una serie de los eventos volcánicos registrados históricamente en los períodos de tiempo correctos.

ADICIÓN: "A la lista de cosas excluidas, puedes añadir mareas de millas de altura o inundaciones. (Velikovsky y el diluvio noaquiano). Una tal masa de agua habría proporcionado suficiente flotabilidad para arrancar los casquetes polares de sus lechos. No hay forma de volver a colocarlos exactamente en su ubicación original, ni de regenerarlos. (De hecho, el casquete de hielo de Groenlandia no se regeneraría bajo las condiciones climáticas modernas (últimos 10 ky).)" --Bob Grumbine rmg3@psuvm.psu.edu

Mundos en colisión

El núcleo de hielo de Vostok no muestra efectos de cambios geológicos catastróficos. Con esto quiero decir que no hay petróleo, no hay plagas, no hay extraños gases venusianos, no hay nieve roja, ni maná entre las capas. Tampoco hay evidencia de cambios rotacionales rápidos en la Tierra, ni inundaciones, ni grandes bombardeos de asteroides. Finalmente, no hay absolutamente, positivamente, fur-darn-tootin evidencia de que la Tierra haya ocupado alguna posición en el sistema solar distinta a la que ocupa ahora.

IV. Referencias

Cuando fui a buscar referencias sobre la datación de núcleos de hielo, decidí seguir una filosofía simple... tan simple como sea científicamente posible. Elegí hacerlo para demostrar que no hay excusa para que alguien lance el ataque manifiestamente ignorante que Ted hizo al responder la publicación original de Sue Bishop sobre los datos de núcleos de hielo.

NOTA: Ted originalmente afirmó que los núcleos de hielo antárticos resultaron de mucha nieve, no de muchos años.

Las secciones anteriores sobre el núcleo de hielo de Vostok se tomaron de las referencias 1-4. La información general sobre los métodos de datación proviene de las referencias 5-8. Las dos últimas referencias tratan sobre los núcleos de hielo de Groenlandia e están incluidas para mayor placer de lectura. La referencia [8], si puede encontrarla, es un excepcionalmente claro ejemplo de escritura científica (aunque fue una tesis doctoral).

[1] C. Lorius et al., NATURE 316 (1985) 591-596.
[2] F. Yiou et al., NATURE 316 (1985) 616-617.
[3] J. Jouzel et al., NATURE 329 (1987) 403-408.
[4] J.M. Barnola et al., NATURE 329 (1987) 408-414.
[5] Diccionario Científico de van Nostrand
[6] La Enciclopedia de Ciencia y Tecnología
[7] E. Wolff, GEOGRAPHICAL MAGAZINE 59 (1987) 73-77.
[8] Julie M. Palais OCEANUS 29 (Invierno 86/87) 55-60.
[9] W. Dansgaard et al., SCIENCE 218 (1982) 1273-1277.
[10] C.U. Hammer et al., NATURE 288 (1980) 230-235.