Radiometrische datering van gesteenten en mineralen met behulp van natuurlijk voorkomende, langlevende radioactieve isotopen is problematisch voor jongeaardecreationisten, omdat de technieken overweldigend bewijs hebben geleverd voor de ouderdom van de aarde en het leven. Sommige zogenaamde creationistische wetenschappers hebben geprobeerd aan te tonen dat radiometrische datering niet werkt op theoretische gronden (bijvoorbeeld Arndts en Overn 1981; Gill 1996), maar dergelijke pogingen vertonen steevast fatale gebreken (zie Dalrymple 1984; York en Dalrymple 2000). Andere creationisten hebben zich gericht op gevallen waarin radiometrische datering onjuiste resultaten lijkt op te leveren. In de meeste gevallen zijn deze pogingen gebrekkig omdat de auteurs de gegevens die ze proberen te analyseren verkeerd hebben begrepen of weergegeven (bijvoorbeeld Woodmorappe 1979; Morris HM 1985; Morris JD 1994). Slechts zelden vindt een creationist daadwerkelijk een onjuist radiometrisch resultaat (Austin 1996; Rugg en Austin 1998) dat nog niet eerder in de wetenschappelijke literatuur is onthuld en besproken.
De creationistische benadering, die zich richt op voorbeelden waarin radiometrische datering onjuiste resultaten oplevert, is om twee redenen merkwaardig. Ten eerste levert het geen enkel bewijs voor hun bewering dat de aarde erg jong is. Als de aarde slechts 6000-10.000 jaar oud zou zijn, dan zou er toch zeker wetenschappelijk bewijs moeten zijn om die hypothese te bevestigen; tot nu toe hebben creationisten echter geen enkel bewijs geleverd. Waar zijn de gegevens en ouderdomsberekeningen die resulteren in een consistente reeks ouderdommen voor alle gesteenten op aarde, evenals die van de maan en de meteorieten, die niet ouder zijn dan 10.000 jaar? Opvallend afwezig, zo lijkt het.
Ten tweede is het een benadering die van meet af aan gedoemd is te mislukken. Creationisten lijken te denken dat een paar voorbeelden van onjuiste radiometrische ouderdommen alle resultaten van radiometrische datering ongeldig maken, maar een dergelijke conclusie is onlogisch. Zelfs dingen die goed werken, werken niet altijd en onder alle omstandigheden even goed. Probeer bijvoorbeeld eens een horloge te dragen dat niet waterdicht is tijdens het zwemmen. Het zal waarschijnlijk niet werken, maar wat zou een redelijk mens daaruit concluderen? Dat horloges niet werken? Nauwelijks.
Een paar geverifieerde voorbeelden van onjuiste radiometrische dateringen zijn simpelweg onvoldoende om te bewijzen dat radiometrische datering ongeldig is. Ze tonen alleen aan dat de methoden niet onfeilbaar zijn. Degenen onder ons die dateringstechnieken hebben ontwikkeld en gebruikt om wetenschappelijke problemen op te lossen, zijn zich er terdege van bewust dat de systemen niet perfect zijn; we hebben zelf talloze voorbeelden gegeven van gevallen waarin de technieken falen. We testen ze vaak onder gecontroleerde omstandigheden om te leren wanneer en waarom ze falen, zodat we ze niet verkeerd gebruiken. We hebben zelfs complete technieken in diskrediet gebracht. Zo werd na jarenlang uitgebreid onderzoek geconcludeerd dat uranium-heliumdatering zeer onbetrouwbaar is, omdat het kleine heliumatoom gemakkelijk uit mineralen diffundeert gedurende geologische tijdperken. Als gevolg hiervan wordt deze methode alleen nog gebruikt in zeldzame en zeer gespecialiseerde toepassingen. Andere dateringstechnieken, zoals K-Ar (kalium-argon en de recentere variant 40Ar/39Ar), Rb-Sr (rubidium-strontium), Sm-Nd (samarium-neodynium), Lu-Hf (lutetium-hafnium) en U-Pb (uranium-lood en de variant Pb-Pb), hebben de tand des tijds doorstaan. Deze methoden leveren in de meeste gevallen waardevolle en betrouwbare ouderdomsgegevens op, hoewel er een klein percentage gevallen is waarin zelfs deze over het algemeen betrouwbare methoden onjuiste resultaten opleveren. Dergelijke fouten kunnen te wijten zijn aan laboratoriumfouten (fouten gebeuren), onbekende geologische factoren (de natuur misleidt ons soms) of een verkeerde toepassing van de technieken (niemand is perfect). Om hun doel, het in diskrediet brengen van radiometrische datering, te bereiken, staan creationisten echter voor de lastige taak om aan te tonen dat een overgrote meerderheid van de radiometrische dateringen onjuist is – dat de methoden in de meeste gevallen onbetrouwbaar zijn. Bovendien moeten ze de gebreken aantonen in die dateringsstudies die onafhankelijk bewijs leveren dat radiometrische methoden werken. Dat is een hele opgave en de creationisten hebben tot nu toe geen vooruitgang geboekt.
Het is zeldzaam dat een onderzoek met radiometrische datering slechts één ouderdomsbepaling bevat. Meestal worden ouderdomsbepalingen herhaald om laboratoriumfouten te voorkomen, worden ze uitgevoerd op meer dan één gesteente-eenheid of meer dan één mineraal uit een gesteente-eenheid om een kruiscontrole te bieden, of worden ze geëvalueerd met behulp van andere geologische informatie die kan worden gebruikt om de radiometrische ouderdommen te testen en te bevestigen. Wetenschappers die radiometrische datering gebruiken, zetten doorgaans alle middelen in om hun resultaten te controleren, te hercontroleren en te verifiëren, en hoe belangrijker de resultaten, hoe vaker ze door anderen worden gecontroleerd en hergecontroleerd. Daardoor is het bijna onmogelijk om volledig misleid te worden door een goede set radiometrische ouderdomsgegevens die zijn verzameld als onderdeel van een goed opgezet experiment.
Het doel van dit artikel is om kort een paar typische radiometrische dateringsstudies te beschrijven, uit honderden mogelijke voorbeelden die in de wetenschappelijke literatuur zijn gedocumenteerd, waarbij de leeftijden worden gevalideerd door andere beschikbare informatie. Ik heb vier voorbeelden uit recente literatuur geselecteerd, voornamelijk studies waarbij ikzelf en een paar naaste collega’s betrokken waren, omdat dit eenvoudig te doen was. Ik had veel meer voorbeelden kunnen selecteren, maar dan zou dit een boek zijn geworden in plaats van het beoogde korte artikel.
De Manson-meteorietinslag en de Pierre-schalie
In het Krijt sloeg een grote meteoriet in op een locatie nabij het huidige Manson, Iowa. De hitte van de inslag smolt een deel van de veldspaatkristallen in de granietgesteenten van de inslagzone, waardoor hun interne radiometrische klokken werden gereset. Deze gesmolten kristallen, en daarmee de inslag, zijn gedateerd met de 40Ar/39Ar-methode op 74,1 miljoen jaar geleden (Izett et al. 1998), maar dat is lang niet het hele verhaal. De inslag veroorzaakte ook schokkwartskristallen die de lucht in werden geslingerd en vervolgens naar het westen neervielen in de binnenzee die destijds een groot deel van centraal Noord-Amerika besloeg. Tegenwoordig wordt deze schokkwarts gevonden in South Dakota, Colorado en Nebraska in een dunne laag (het Crow Creek Member) binnen een dikke rotsformatie die bekend staat als de Pierre Shale. De Pierre Shale, die is onderverdeeld in herkenbare sedimentaire lagen, members genaamd, bevat ook een overvloed aan fossielen van talloze soorten ammonieten, voorouders van de kamernautilus. De fossielen, in combinatie met geologische kartering, maken het mogelijk om de verschillende ontsloten delen van de Pierre Shale in hun juiste relatieve posities samen te voegen tot een compleet samengesteld profiel (Figuur 1). De Pierre Shale bevat ook vulkanische as die door vulkanen werd uitgestoten en vervolgens in zee viel, waar het bewaard bleef als dunne lagen. Deze aslagen, bentonieten genaamd, bevatten sanidineveldspaat en biotiet die gedateerd zijn met behulp van de 40Ar/39Ar-techniek.

Figuur 1
De resultaten van het dateringsonderzoek van de Manson-inslag/Pierre-schalie (Izett et al. 1998) worden weergegeven in Figuur 1. Er zijn drie belangrijke punten om op te merken over deze resultaten. Ten eerste is elke ouderdom gebaseerd op talrijke metingen; laboratoriumfouten, mochten die er zijn geweest, zouden direct aan het licht komen. Ten tweede werden ouderdommen gemeten aan twee zeer verschillende mineralen, sanidine en biotiet, uit verschillende aslagen. Het grootste verschil tussen deze mineraalparen, in de as van het Gregory-lid, is minder dan 1%. Ten derde komen de radiometrische ouderdommen, binnen de analytische foutmarge, overeen met de relatieve posities van de gedateerde aslagen zoals bepaald door de geologische kartering en de fossiele assemblages; dat wil zeggen dat de ouderdommen van boven naar beneden toenemen, zoals verwacht. Ten slotte komt de afgeleide ouderdom van het geschokte kwarts, zoals bepaald aan de hand van de ouderdom van het gesmolten veldspaat in de Manson-inslagstructuur (74,1 ± 0,1 Ma), zeer goed overeen met de ouderdommen van de aslagen erboven en eronder. Hoe zou dit allemaal mogelijk zijn als de 40Ar/39Ar-dateringstechniek niet zou werken?
De ouderdom van meteorieten
Meteorieten, waarvan de meeste fragmenten van asteroïden zijn, zijn zeer interessante objecten om te bestuderen omdat ze belangrijk bewijs leveren over de ouderdom, samenstelling en geschiedenis van het vroege zonnestelsel. Er bestaan veel soorten meteorieten. Sommige zijn afkomstig van primitieve asteroïden waarvan het materiaal weinig is veranderd sinds ze gevormd zijn uit de vroege zonne-nevel. Andere zijn afkomstig van grotere asteroïden die heet genoeg werden om te smelten en lavastromen naar het oppervlak te sturen. Een paar zijn zelfs afkomstig van de Maan en Mars. Het meest primitieve type meteorieten worden chondrieten genoemd, omdat ze kleine bolletjes olivienkristallen bevatten die chondrulen worden genoemd. Vanwege hun belang zijn meteorieten uitgebreid radiometrisch gedateerd; de overgrote meerderheid blijkt 4,4–4,6 miljard jaar oud te zijn. Sommige meteorieten kunnen, vanwege hun mineralogie, met meer dan één radiometrische dateringstechniek gedateerd worden. Dit biedt wetenschappers een krachtige manier om de validiteit van de resultaten te controleren. De resultaten van drie meteorieten worden weergegeven in Tabel 1. Veel meer informatie, plus een bespreking van de verschillende soorten meteorieten en hun oorsprong, is te vinden in Dalrymple (1991).

Tabel 1
Er zijn drie belangrijke dingen om te weten over de ouderdommen in Tabel 1. Ten eerste is elke meteoriet door meer dan één laboratorium gedateerd: Allende door twee laboratoria, Guarena door twee laboratoria en St. Severin door vier laboratoria. Dit sluit vrijwel alle significante laboratoriumbias of grote analytische fouten uit. Ten tweede zijn sommige resultaten herhaald met dezelfde techniek, wat een extra controle is op analytische fouten. Ten derde zijn alle drie de meteorieten met meer dan één methode gedateerd: twee methoden voor Allende en Guarena, en vier methoden voor St. Severin. Dit is een zeer krachtige verificatie van de geldigheid van zowel de theorie als de praktijk van radiometrische datering. In het geval van St. Severin hebben we bijvoorbeeld vier verschillende natuurlijke klokken (eigenlijk vijf, omdat de Pb-Pb-methode twee verschillende radioactieve uraniumisotopen gebruikt), die elk met een andere snelheid lopen en elementen gebruiken die op heel verschillende manieren reageren op chemische en fysische omstandigheden. En toch geven ze allemaal hetzelfde resultaat, tot op enkele procenten nauwkeurig. Is dit een opmerkelijk toeval? Wetenschappers hebben geconcludeerd dat dit niet het geval is; het is eerder een gevolg van het feit dat radiometrische datering daadwerkelijk werkt, en zelfs heel goed werkt. Creationisten die de conclusie willen betwisten dat primitieve meteorieten, en daarmee het zonnestelsel, ongeveer 4,5 miljard jaar oud zijn, zullen het nog moeilijk krijgen!
De K-T-tektieten
Een van de meest opwindende en belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen van de afgelopen decennia was de ontdekking in 1980 dat een grote asteroïde, met een diameter van ongeveer 10 kilometer, aan het einde van het Krijt de aarde trof. De botsing slingerde vele tonnen puin de atmosfeer in en leidde mogelijk tot het uitsterven van de dinosaurussen en vele andere levensvormen. De neerslag van deze enorme inslag, waaronder schokkwarts en hoge concentraties van het element iridium, is gevonden in sedimentgesteente op meer dan 100 locaties wereldwijd, precies op de stratigrafische locatie van de Krijt-Tertiair (K-T) grens (Alvarez en Asaro 1990; Alvarez 1998). We weten nu dat de inslagplek zich op het schiereiland Yucatán bevindt. Het bepalen van de ouderdom van deze inslag, onafhankelijk van het stratigrafische bewijs, is een voor de hand liggende test voor radiometrische methoden, en een aantal wetenschappers in laboratoria over de hele wereld ging hiermee aan de slag.

Tabel 2
Naast geschokte kwartskorrels en hoge concentraties iridium produceerde de K-T-inslag ook tektieten, kleine glazen bolletjes die ontstaan uit gesteente dat door een grote inslag onmiddellijk smelt. De K-T-tektieten werden de atmosfeer in geslingerd en op enige afstand afgezet. Tektieten zijn gemakkelijk te herkennen en ontstaan op geen andere manier, dus de ontdekking van een sedimentaire laag (de Beloc-formatie) in Haïti die tektieten bevatte en die, op basis van fossiele bewijzen, samenviel met de K-T-grens, was een voor de hand liggende kandidaat voor datering. Wetenschappers van de US Geological Survey waren de eersten die radiometrische ouderdomsbepalingen uitvoerden voor de tektieten, en laboratoria in Berkeley, Stanford (Canada) en Frankrijk volgden al snel. De resultaten van alle laboratoria waren opmerkelijk consistent, met gemeten ouderdommen die slechts varieerden van 64,4 tot 65,1 miljoen jaar (Tabel 2). Soortgelijke tektieten werden ook gevonden in Mexico, en het laboratorium in Berkeley ontdekte dat deze dezelfde ouderdom hadden als de tektieten in Haïti. Maar daar eindigt het verhaal niet.
De K-T-grens is vastgelegd in talrijke sedimentlagen over de hele wereld. De Z-kolen, de Ferris-kolen en de Nevis-kolen in Montana en Saskatchewan bevinden zich allemaal direct boven de K-T-grens. In deze kolen komen talrijke dunne lagen vulkanische as voor, slechts enkele centimeters boven de K-T-grens, en sommige van deze aslagen bevatten mineralen die radiometrisch gedateerd kunnen worden. Aslagen van elk van deze kolen zijn gedateerd met behulp van de 40Ar/39Ar-, K-Ar-, Rb-Sr- en U-Pb-methoden in verschillende laboratoria in de VS en Canada. Aangezien zowel de aslagen als de tektieten zich op of zeer dicht bij de K-T-grens bevinden, zoals bepaald door diagnostische fossielen, zouden de tektieten en de aslagen vrijwel dezelfde ouderdom moeten hebben, en dat is ook zo (Tabel 2).
Er zijn een aantal belangrijke punten om op te merken met betrekking tot deze resultaten. Ten eerste werden het Krijt en het Tertiair in het begin van de 19e eeuw door geologen gedefinieerd. De grens tussen deze perioden (de K-T-grens) wordt gekenmerkt door een abrupte verandering in fossielen die wereldwijd in sedimentgesteente worden gevonden. De exacte locatie in de stratigrafische kolom op een bepaalde plek heeft niets te maken met radiometrische datering — deze wordt bepaald door zorgvuldige bestudering van de fossielen en de gesteenten waarin ze voorkomen, en niets meer. Ten tweede werden de radiometrische ouderdomsmetingen, 187 stuks in totaal, uitgevoerd op 3 verschillende mineralen en op glas met behulp van 3 duidelijk verschillende dateringsmethoden (K-Ar en 40Ar/39Ar zijn technische varianten die hetzelfde ouder-dochtervervalschema gebruiken), waarbij elk verschillende elementen met verschillende halfwaardetijden werden gebruikt. Bovendien werd de datering uitgevoerd in 6 verschillende laboratoria en werden de materialen verzameld op 5 verschillende locaties op het westelijk halfrond. En toch zijn de resultaten binnen de analytische foutmarge gelijk. Als radiometrische datering niet zou werken, zouden zulke prachtig consistente resultaten niet mogelijk zijn.
Datering van de uitbarsting van de Vesuvius
In de vroege middag van 24 augustus 79 n.Chr. barstte de Vesuvius hevig uit, waarbij hete asstromen met hoge snelheid langs de flanken naar beneden raasden. Deze stromen bedolven en verwoestten Pompeii en andere nabijgelegen Romeinse steden. We kennen de exacte datum van deze uitbarsting omdat Plinius de Jongere de gebeurtenis nauwkeurig vastlegde. In 1997 besloot een team van wetenschappers van het Berkeley Geochronology Center en de Universiteit van Napels te onderzoeken of de 40Ar/39Ar-methode voor radiometrische datering de ouderdom van dit zeer jonge (naar geologische maatstaven) vulkanische materiaal nauwkeurig kon meten. Ze isoleerden sanidinekristallen uit een monster van een van de asstromen. Experimenten met stapsgewijze verhitting van 12 sanidinemonsters leverden 46 gegevenspunten op, wat resulteerde in een isochrone ouderdom van 1925 ± 94 jaar. De werkelijke ouderdom van de stroom in 1997 was 1918 jaar. Is dit slechts toeval? Nee, het is het resultaat van uiterst zorgvuldige analyses met behulp van een beproefde techniek.
Dit is niet het enige dateringsonderzoek dat is uitgevoerd op een historische lavastroom. Twee uitgebreide studies, meer dan 25 jaar geleden uitgevoerd, analyseerden de isotopische samenstelling van argon in dergelijke stromen om te bepalen of de argon afkomstig was uit de atmosfeer, zoals moet worden aangenomen bij K-Ar-datering (Dalrymple 1969, 26 stromen; Krummenacher 1970, 19 stromen). Beide studies detecteerden in een paar stromen afwijkingen van de atmosferische isotopische samenstelling, meestal in de vorm van een overschot aan 40Ar. De meeste stromen vertoonden echter geen detecteerbaar overschot aan 40Ar en gaven dus de verwachte correcte ouderdomsbepalingen. Van de handvol stromen die wel een overschot aan 40Ar bevatten, was dit slechts bij een paar in significante hoeveelheden het geval. De lavastroom van de Etna uit 122 v.Chr. gaf bijvoorbeeld een onjuiste ouderdom van 0,25 ± 0,08 miljoen jaar. Merk echter op dat zelfs een fout van 0,25 Ma onbeduidend zou zijn in een 20 Ma oude lavastroom met een equivalent kaliumgehalte. Austin (1996) heeft een overmaat aan 40Ar gedocumenteerd in de dacietlavastroom van Mount St. Helens uit 1986, maar de hoeveelheden zijn onvoldoende om significante fouten te veroorzaken, behalve in de jongste gesteenten.
De lavastroom van de Vesuvius uit 79 n.Chr., waarvan de datering hierboven is beschreven, bevatte ook een overmaat aan 40Ar. De 40Ar/39Ar-isochronmethode die door de wetenschappers van Berkeley werd gebruikt, vereist echter geen aannames over de samenstelling van het argon dat in het gesteente werd opgesloten tijdens de vorming ervan — het kan atmosferisch argon zijn of een andere samenstelling hebben. Eventuele fouten als gevolg van een overmaat aan 40Ar werden dus geëlimineerd door het gebruik van deze techniek, die niet beschikbaar was toen de studies van Dalrymple (1969) en Krummenacher (1970) werden uitgevoerd.
Daardoor geeft de overgrote meerderheid van de bestudeerde historische lavastromen ofwel de juiste ouderdom, zoals verwacht, ofwel een hoeveelheid overtollig radiogeen 40Ar die verwaarloosbaar zou zijn in alle gesteenten behalve de allerjongste. De 40Ar/39Ar-techniek, die nu in de meeste studies in plaats van K-Ar-methoden wordt gebruikt, kan de aanwezigheid van een overmaat aan 40Ar automatisch detecteren en in veel gevallen corrigeren.
Samenvatting
In dit korte artikel heb ik vier voorbeelden beschreven van radiometrische dateringsstudies waarbij zowel intern als onafhankelijk bewijs is dat de resultaten geldige leeftijden hebben opgeleverd voor belangrijke geologische gebeurtenissen. Het zijn deze studies, en de vele andere soortgelijke studies die in de wetenschappelijke literatuur zijn gedocumenteerd, die creationisten moeten weerleggen voordat ze radiometrische datering kunnen diskrediteren. Hun kans op succes is vrijwel nihil. Zelfs als ze tegen alle verwachtingen in zouden slagen, zou dat nog steeds niet bewijzen dat de aarde jong is. Pas wanneer jongeaardecreationisten overtuigend kwantitatief, wetenschappelijk bewijs leveren dat de aarde jong is, zullen ze het waard zijn om naar te luisteren over deze belangrijke wetenschappelijke kwestie.
Dankwoord
Ik dank Chris Stassen en twee anonieme recensenten voor hun waardevolle commentaar, dat heeft geleid tot belangrijke verbeteringen in het manuscript.
Referenties
Alvarez W. T Rex and the Crater of Doom. Vintage Books, 1998.
Alvarez W, Asaro, F. An extraterrestrial impact. Scientific American 1990; 263 (4): 78–84.
Arndts R, Overn W. Isochrons. Bible-Science Newsletter 1981; 14 (4): 5–6.
Austin SA. Excess argon within mineral concentrates from the new dacite lava dome at Mount St Helens volcano. Creation Ex Nihlo Techncal Journal 1996; 10: 335–43.
Dalrymple GB. 40Ar/36Ar analyses of historic lava flows. Earth and Planetary Science Letters 1969; 6: 47–55.
Dalrymple GB. How old is the earth? A reply to scientific creationism. In: Awbrey F, Thwaites WM, editors.Evolutionists Confront Creationists, Proceedings of the 63rd Annual Meeting, Pacific Division, American Association for the Advancement of Science, vol 1, part 3. 1984. p 66–131.
Dalrymple GB. The Age of the Earth. Stanford, Stanford University Press, 1991.
Dalrymple GB, Izett GA, Snee LW, Obradovich JD. 40Ar/39Ar age spectra and total-fusion ages of tektites from Cretaceous-Tertiary boundary sedimentary rocks in the Beloc formation, Haiti. US Geological Survey Bulletin 2065. 1993.
Gill CH. A sufficient reason for false Rb-Sr isochrons. Creation Research Society Quarterly 1996; 33: 105–8.
Izett GA, Cobban WA, Dalrymple GB, Obradovich JD. 40Ar/39Ar age of the Manson impact structure, Iowa, and correlative impact ejecta in the Crow Creek Member of the Pierra Shale (Upper Cretaceous), South Dakota and Nebraska. Geological Society of America Bulletin 1998; 110: 361–76.
Krummenacher D. Isotopic composition of argon in modern surface volcanic rocks. Earth and Planetary Science Letters 8: 109–17.
Morris HM. Scientific Creationism. 2nd ed. San Diego (CA): Creation-Life Publishing, 1985.
Morris JD. The Young Earth. Colorado Springs (CO):Creation-Life Books, 1994.
Renne PR, Sharp WD, Deino AL, Orsi G, Civetta L. 40Ar/39Ar dating into the historical realm: Calibration against Pliny the Younger. Science, 1997; 277: 1279–80.
Rugg S, Austin SA. Evidence for rapid formation and failure of Pleistocene “lava dams” of the western Grand Canyon, Arizona. In: Walsh RE, editor. Proceedings of the Fourth International Conference on CreationismPittsburgh: Creation Science Fellowship, 1998. p 475–86.
York D. In Search of Lost Time. Bristol (UK): Institute of Physics Publishing, 1997.
York D, Dalrymple, GB. Comments on a creationist’s irrelevant discussion of isochrons. Reports of the National Center for Science Education 2000; 20 (3): xx–xx.
Woodmorappe J. Radiometric geochronology reappraised. Creation Research Society Quarterly 1979; 16: 102–29, 147.
Door G. Brent Dalrymple

Geef een reactie