"Godhet utan vishet och utan
gränser är bara en annan
form av ondska."
(John Paterson)

"Det är synd att 99% av
journalisterna skall fördärva
förtroendet för en hel yrkeskår"
(Okänd)

"Ormar äro älskliga varelser,
om man råkar tillhöra samma
giftgrupp"
(Artur Lundkvist)

"När försiktigheten finns överallt,
finns modet ingenstans."
(den belgiske kardinalen Mercier)

"Den som gifter sig med
tidsandan blir snabbt änka."
(Goethe)

"Civiliserade är de kulturer
och individer som respekterar
andra."
(Hört på Axesskanalen)

"Det tragiska med vanligt
sunt förnuft är att det
inte är så vanligt."
(Albert Einstein)

"Halv kristendom tolereras
men föraktas.
Hel kristendom respekteras
men förföljs."
(Okänd)

Dateringsmetoder

Nedan följer en mycket kortfattad genomgång av de vanligaste dateringsmetoderna. Då åldrar fortsättningsvis diskuteras, används precis som tidigare i denna framställning den allmänt accepterade geologiska tidsskalan utan att ta ställning till huruvida denna är korrekt eller ej. Det senare kommer att diskuteras i slutet av denna bilaga.

I princip finns det två huvudtyper av dateringsmetoder; relativa och absoluta.

Relativ datering innebär att föremål eller händelser placeras i kronologisk ordning i förhållande till varandra. Denna metod ger således inga absoluta årtal, utan man kan bara konstatera att en viss händelse inträffat före eller efter en annan händelse. Ibland kallas denna metod för stratigrafisk datering, eftersom den bygger på att man studerar olika geologiska lager, eller som man också säger, strata. Principen är att ju längre ner ett fynd ligger i dessa lager, desto äldre anses det vara.

Några metoder som hör till denna typ av datering är sedimentstudier och pollenanalytisk datering. I det första fallet studerar man sediment på havsbottnen och sedimentära bergarter.[1] De senare utgör rester av gamla havsbottnar. Ju längre ned i sedimenten som fossil efter en viss typ av organismer återfinns, desto längre tillbaka i tiden menar man att dessa organismer har levat. Kombineras ovanstående med kunskaper om sedimentationshastigheten kan fynden också dateras absolut. Förutsättningen är förstås att denna hastighet hela tiden varit ungefär densamma, eller att eventuella variationer är kända, vilket naturligtvis utgör en svaghet hos metoden.

Vid pollenanalytisk datering utnyttjar man att varje tidsperiod kännetecknas av en karakteristisk fördelning av olika typer av pollen. Genom att studera pollen och sporer i olika lager får man kunskap om vegetationsutvecklingen i ett område. I och med detta är det sedan möjligt att relativt datera ett föremål som hittas i området under förutsättning att pollenkorn häftar fast vid det. Metoden kan sedan utökas till absolut datering genom att man gör ett s k pollendiagram, där man med hjälp av kol-14-datering bestämmer åldern för karakteristiska delar av diagrammet. Ett föremåls ungefärliga ålder avgörs då genom att man jämför de olika pollenkornen som sitter fast på det med pollendiagrammet.

Att ett fynd, som på en viss plats ligger djupare ner i sediment eller jordlager, normalt är äldre än ett ytligare liggande fynd från samma plats, torde vara ganska klart. Visserligen kan geologiska processer i speciella fall ändra på ordningen mellan olika lager, men detta är undantag och inte regel. Det stora problemet med stratigrafiska dateringar är att koppla ihop dateringar som gjorts på olika platser. Hur vet man t ex att ett visst lager i en sedimentär bergart i Sydamerika är samtida med ett lager av annan typ i Sibirien? Det är med andra ord inte helt problemfritt att bygga upp en världsvid, sammanhängande bild av jordens och människans historia på detta sätt. I praktiken måste därför relativa dateringar kombineras med de metoder som nu skall behandlas.

Absolut datering betyder att man på olika sätt bestämmer den absoluta åldern för ett fynd. Här finns naturligtvis stor risk för felaktigheter. Några allmänna synpunkter först. Då man talar om en bergarts ålder menar man i fallet sedimentära bergarter när denna avlagrades, medan man för magmatiska bergarter (vulkaniska) avser tidpunkten för att den kristalliserade (stelnade). När man åldersbestämmer träd räknar man normalt deras årsringar. Finns 50 sådana hos ett visst träd, menar man att det är 50 år gammalt. För att detta verkligen skall vara sant måste trädet ha avsatt ringar konstant, varje ring måste representera ett år (efter en kort torrperiod kan ibland bildas en extra ring). När det gäller döda och fossila träd ger årsringsräkning uppenbarligen trädets ålder när det slutade växa och ger ingen information om hur länge ett träd varit dött. Vi återkommer senare till denna dateringsmetod.

När det gäller radiometrisk datering av bergarter så finns en avgörande begränsning, nämligen att man med denna metod endast kan datera magmatiska bergarter, dvs ursprungliga eller primära bergarter, som bildats genom vulkanisk aktivitet. Sedimentära bergarter, vilka bildats genom olika typer av erosions- och avlagringsprocesser och därför ibland kallas sekundära bergarter, kan inte dateras radiometriskt. Även om dessa helt eller delvis består av magmatiska partiklar, ger en radiometrisk datering inte den sedimentära bergartens ålder utan den ursprungliga, vulkaniska bergartens ålder. Endast om man har tur, och vulkaniska bergarter har trängt in i sedimentlagren, kan dessa dateras radiometriskt. Detta är mycket sällsynt, varför man än idag är mycket beroende av fossilfynd för att datera sedimentära bergarter. Något som sällan framgår av skolans läroböcker, där man ofta får intrycket av att alla dateringar sker radiometriskt och direkt ger absoluta åldrar utan några som helst tolkningsosäkerheter.

Fel i samband med absoluta dateringar kan uppstå på bl a följande sätt:

1. Mätfel på grund av instrumentens ofullkomligheter, felaktig avläsning eller felaktigt användande.

2. Speciellt vid radiometriska dateringar[2], där man handskas med mycket små mängder av olika ämnen, så kan fel uppkomma genom att proven blir förorenade.

3. Diverse olika feltolkningar. Man tror att man daterar en viss händelse, men i själva verket daterar man något helt annat. Som exempel kan vi ta att man hittar ett primitivt verktyg i ett visst lager. Verktyget som sådant kan normalt inte dateras, utan man daterar det lager i vilket verktyget återfinns. Antag nu att det skett geologiska omlagringar på grund av en jordbävning eller att verktyget grävts ned. Vad man daterar är då inte verktyget utan det geologiska lager där det ligger.

4. Felaktiga antaganden. Man kanske utgår från att man studerar ett slutet system (yttre faktorer påverkar inte systemet), medan det i verkligheten inte är ett sådant system. Eller också antar man vid radiometrisk datering en felaktig mängd av det ursprungliga radioaktiva ämnet eller av sönderfallets dotterprodukter (se avsnittet om radiometriska dateringar). De antagna sönderfallshastigheterna för de studerade radioaktiva ämnena kan också vara felaktiga. Man skulle till och med teoretiskt kunna tänka sig att alla radioaktiva ämnens sönderfallshastigheter var annorlunda förr.

Några av de viktigaste absoluta dateringsmetoderna är:

I — Radiometriska dateringsmetoder
II — Magnetisk datering
III — Lervarvskronologisk datering
IV — Dendrokronologisk datering
V — Tefrokronologisk datering

 

Alla radiometriska metoder bygger på olika typer av radioaktivt sönderfall; alfa- (α), beta- (β) eller gammasönderfall (γ). Det som bestämmer ett ämnes kemiska egenskaper (dvs vilket ämne det handlar om — ett ämne definieras ju utifrån sina kemiska egenskaper) är antalet negativa elektroner i elektronskalet (alla kemiska reaktioner sker enbart mellan atomernas elektronskal), vilket alltid är lika med antalet positiva protoner i atomkärnan. Ett visst grundämne karakteriseras således av ett bestämt antal elektroner i skalet, eller om man så vill, ett bestämt antal protoner i kärnan. Det enklaste grundämnet, väte, har t ex en proton i kärnan och därmed en elektron i skalet. Nästa grundämne, helium, har två protoner i kärnan och två elektroner i skalet etc. Eftersom elektroner och protoner har lika stora laddningar, men av motsatt tecken, blir varje atom elektriskt neutral.

Förutom protoner så innehåller alla atomkärnor, med undantag för den vanliga väteatomen, neutrala neutroner (det finns två sorters s k tungt väte, deuterium och tritium, vilka förutom en proton också innehåller en respektive två neutroner i kärnan). En normal kolatom (dvs den vanligaste formen av kol) har sex protoner och sex neutroner i sin kärna samt sex elektroner kretsande kring denna. Den vanligaste blyatomen har 82 protoner och 126 neutroner i kärnan. Kring denna kretsar 82 elektroner i olika banor Etc, etc.

Elektronens massa är ca en tvåtusendel av protonens respektive neutronens massa (de sistnämnda två partiklarna är ungefär lika tunga), varför man kan bortse från elektronerna då man beräknar atommassor. Protonen och neutronen väger ungefär en s k atommassenhet (a u), vilken är lika med 1,66·10^-27 kg. En deuteriumatom väger således 2 a u (1 proton + 1 neutron). En normal kolatom väger 12 a u (6 protoner + 6 neutroner). Etc, etc. Följande beteckningssätt brukar användas:

där nedre index (6) anger antalet protoner, som talar om vilket grundämne det är, medan övre index (12) anger atomvikten (antalet protoner + antalet neutroner, dvs totala antalet kärnpartiklar). "C" är kemiska beteckningen för kol.

Alla atomer som har samma antal elektroner (och därmed samma antal protoner) utgör således ett och samma grundämne, eftersom dessa atomer har identiskt lika kemiska egenskaper. Antalet neutroner spelar ingen roll. De påverkar inte atomernas kemiska egenskaper, utan endast deras vikt. Vatten består som bekant av två väteatomer bundna till en syreatom (H₂O). I en liten procent av alla vattenmolekyler så utgörs väteatomerna av deuterium eller tritium. Genom centrifugering av vatten kan man få fram vatten som enbart består av sådana molekyler. Sådant vatten har högre densitet än vanligt vatten och kallas tungt vatten och är viktigt i kärnkraftindustrin. Kol förekommer, förutom i nyss nämnda form, i flera andra varianter, varav den mest kända är kol-14. Denna typ av kol är uppbyggd på följande sätt:

Vi har samma antal protoner (6) som tidigare,[3] men i kärnan finns nu 8 neutroner i stället för 6, varför atomvikten blir 14 (8 neutroner + 6 protoner = 14 a u). För varje grundämne kan det således existera flera olika varianter med identiskt samma kemiska egenskaper men olika atomvikt. Dessa olika former av ett grundämne kallas isotoper ("isos" = samma och "topos" = plats). Kol-14 är alltså en isotop av vanligt kol. En viss procent av allt kol i naturen är kol-14. Vanligt kol kallas kol-12.

Ju fler neutroner en kärna innehåller i förhållande till antalet protoner, desto mer instabil blir kärnan. Många tyngre isotoper är av denna anledning radioaktiva, vilket betyder att kärnan har en viss benägenhet att falla sönder genom att sända ut olika partiklar. Det tre typerna av radioaktivt sönderfall talar kort och gott om vilken typ av partiklar som sänds ut. Vid alfasönderfall sänds en alfapartikel ut, vilken helt enkelt är en heliumkärna, bestående av två protoner och två neutroner. Betasönderfall innebär att en betapartikel utsänds. Det finns i huvudsak två typer av detta sönderfall, betaplus och betaminus. Vid den första varianten avges en positron (en positiv antielektron) medan i det andra fallet en elektron (negativ) sänds ut. Den tredje och sista typen av sönderfall är gammasönderfall, där den utsända strålningen inte helt oväntat kallas gammastrålning. De utsända "partiklarna" utgörs av fotoner, dvs är av samma natur som radiovågor och ljus, men av oerhört mycket högre frekvens (till och med högre än röntgenstrålning), och därför mycket energirika och farliga. Fysikaliskt sett är gammastrålning en form av elektromagnetisk strålning.

Ju mer instabil en kärna är, desto snabbare faller den sönder. Ett radioaktivt ämnes stabilitet brukar anges som halveringstid. Halveringstiden för kol-14 är ungefär 5730 år, vilket innebär att efter 5730 år så har hälften av kol-14-atomerna i ett preparat sönderfallit. Efter ytterligare 5730 år har hälften av de återstående atomerna sönderfallit. Då två halveringstider förflutit återstår således hälften av hälften, dvs en fjärdedel av de ursprungliga kol-14-atomerna. Efter 3·5730 år = 17190 år finns en åttondel (hälften av hälften av hälften) av atomerna kvar etc. Halveringstiderna för olika ämnen och olika isotoper skiljer sig åt högst avsevärt, från bråkdelar av sekunder till miljarder år. Francium-223 har t ex en halveringstid på 22 minuter medan Uran-238 har halveringstiden 4,5 miljarder år.

Kol-14 sönderfaller genom betasönderfall enligt följande:

Kol-14-atomen omvandlas till en kväve-14 atom (N är kemiska beteckningen för kväve) genom att sända ut en elektron (e^-) från kärnan. Det som i själva verket händer är att en neutron i kolkärnan omvandlas till en proton genom att sända ut en elektron (plus en nästan masslös partikel som kallas neutrino om man nu skall vara riktigt noga). Antalet protoner ökar då från 6 till 7 (kväve kännetecknas av 7 elektroner i skalet och 7 protoner i kärnan.) medan antalet neutroner minskar från 8 till 7. Massan (i detta fall 14 a u) förändras inte vid betasönderfall, eftersom den utsända elektronens massa är försumbar.

Sönderfallsprodukten brukar benämnas dotterprodukt. Ibland kallar man kärnan före och efter sönderfallet för moder- respektive dotterkärna. Kol-14-kärnan ovan är således moderkärnan och kväve-14-kärnan dotterkärnan eller dotterprodukten.

Till vänster visas grafen för kol-14:s sönderfall om det från början fanns 1000 atomer av denna isotop. Punkt 1 visar mängden efter en halveringstid (5730 år), medan punkt 2 svarar mot två halveringstider (11460 år) etc. Vi ser att det efter 5730 år återstår 500 atomer, dvs hälften av de ursprungliga 1000 atomerna. Efter 11460 år finns hälften av hälften, dvs 250 kol-14-atomer kvar etc. Denna typ av sönderfall kallas exponentiellt sönderfall. Allt radioaktivt sönderfall är av denna typ. För den matematiskt intresserade kan nämnas att antalet återstående atomer av en viss radioaktiv isotop N som funktion av tiden t, om det från början vid t=0 fanns N₀ atomer, ges av sambandet:

        (1)

där halveringstiden betecknats T_1/2. Känner man halveringstiden för en isotop (T_1/2) samt vet hur stor mängd av isotopen (N₀) som ursprungligen fanns i ett prov (t ex den bergart som skall åldersbestämmas), kan man genom att mäta hur mycket som finns kvar av isotopen (N) och sedan sätta in dessa värden i (1) bestämma t, dvs provets ålder.

För att detta skall fungera, måste uppenbarligen följande villkor vara uppfyllda hos det undersökta provet:

1. Man måste känna ursprungshalten av dotterprodukten (den kan vara noll). N₀ bestäms nämligen indirekt genom att man mäter antalet dotterkärnor.
2. Systemet måste ha varit slutet, dvs inga dotter- eller moderelement får ha försvunnit eller tillförts.
3. Man måste känna halveringstiden T_1/2 med tillräcklig noggrannhet. En förutsättning är också att halveringstiden alltid varit densamma.

Om allt detta gäller, ger de radiometriska metoderna korrekta åldrar inom den noggrannhet som gäller för respektive metod. Problemet är att vi aldrig kan vara absolut säkra på att ovanstående tre villkor är uppfyllda. Även om det verkar osannolikt, kan det inte uteslutas att de radiometriska metoderna ger mer eller mindre felaktiga åldrar. Vi återkommer till detta senare.

Olika metoder lämpar sig för olika åldrar. Kol-14-metoden fungerar t ex endast om det som skall dateras är yngre än ca 50 000 år. Hos äldre preparat är kol-14-halten så låg att den är omätbar. När man kritiserar dateringsmetoder är det viktigt att man tar hänsyn till de olika metodernas noggrannheter. Ibland har metoder som lämpar sig för att bestämma åldrar på hundratals miljoner år använts för att datera bergarter som bevisligen bara varit några år gamla. Bergartens ålder har då visat sig vara en eller ett par miljoner år, dvs en helt absurd siffra. Detta har av en del skapelsetroende tolkats som att alla radiometriska dateringsmetoder är i det närmaste helt värdelösa. Vad man då förbisett är att noggrannheten för vissa radiometriska metoder inte är bättre än plus minus några miljoner år, ja ibland ännu sämre. Dessa metoder är givetvis helt oanvändbara för att datera någonting som är tiotals eller hundratals år gammalt.[4] Det är ungefär som att försöka mäta tidsförlopp på tusendels sekunder med ett vanligt tidtagarur. På grund av människans begränsade reaktionsförmåga kommer alla uppmätta tider att vara av storleksordningen tiondels sekunder eller längre. Detta betyder inte att ett tidtagarur är oanvändbart generellt sett. Det är bara fel mätinstrument i den aktuella situationen.

 

Vi skall nu diskutera några av de viktigaste radiometriska dateringsmetoderna:

Kol-14-metoden. På grund av den kosmiska strålning som kommer in högt upp i atmosfären omvandlas kväveatomer till kol-14-atomer. Dessa reagerar med syret i luften, varvid koldioxid bildas. En viss procent av atmosfärens koldioxid kommer således att innehålla kol-14 medan resten innehåller vanligt kol-12. Det är ganska uppenbart att halten kol-14 är direkt beroende av den kosmiska strålningens intensitet. Ju svagare denna strålning är, desto lägre halt kol-14. Via fotosyntesen tar växterna upp luftens koldioxid och bildar glukos och syre. En del av kolet i växterna kommer således att bestå av isotopen kol-14. När växtätande djur äter får de därför i sig kol-14. Detta sprids sedan vidare genom näringskedjan till köttätare. En viss bråkdel av de kolatomer som bygger upp varje levande organism kommer således att utgöras av radioaktivt kol-14. Även om en del av detta utsöndras och även sönderfaller, så tillförs nytt hela tiden, och det uppstår så småningom ett jämviktstillstånd. Efter döden upphör tillförseln av kol-14 och de i kroppen lagrade radioaktiva kolatomerna faller långsamt sönder till kväve-14. Efter 5730 år finns endast hälften av de ursprungliga kol-14-atomerna kvar. Efter ytterligare 5730 år en fjärdedel etc.

Kol-14-metoden fungerar uppenbarligen endast för datering av organiska lämningar. För att få rättvisande värden vid åldersbestämningar med denna metod, måste man veta hur stor procent kol-14 som fanns lagrat i vävnaderna hos den ännu levande organismen. Denna procentsats är beroende av bl a den kosmiska strålningens intensitet. Har denna strålning varit mindre intensiv tidigare, så kommer kol-14-dateringar att ge för höga åldrar och tvärtom. Man har lyckats kalibrera kol-14-metoden genom att jämföra kol-14-halten i mycket gamla träd med årsringsdateringar. På så sätt har man fått fram kalibreringskurvor, vilket gör att kol-14-metoden förmodligen är ganska säker ungefär 10 000 år bakåt i tiden. Då vi kommer till åldrar på mer än 10 000 år, blir metoden emellertid alltmer opålitlig. Har den kosmiska strålningens intensitet varierat mycket, så kan metoden ge helt felaktiga åldrar. 40 000 år skulle då mycket väl kunna vara 10 000 år i stället.

Dotterprodukten vid kol-14:s sönderfall, kväve-14, blandar sig med annat kväve i omgivningen. Detta medför att man inte kan mäta mängden av sönderfallets dotterisotop. I stället mäter man förhållandet mellan vanligt kol och kol-14 i ett prov som tagits från det objekt som skall åldersbestämmas.

Det finns en hel del frågetecken när det gäller kol-14-metoden. Vissa observationer verkar t ex tyda på att atmosfärens kol-14 bildas snabbare än det sönderfaller. Beräkningar utifrån dessa observationer tyder på att det för närvarande bildas 38% mer kol-14 per tidsenhet än vad som sönderfaller, vilket innebär att halten kol-14 i atmosfären måste öka hela tiden.[5] Ju äldre ett fossil är, desto mindre kol-14 bör det därför ha innehållit under sin levnad. Ändå utgår man vid datering av mycket gamla fynd, där kalibreringskurvor saknas, i brist på annan information från att kol-14-halten hela tiden varit ungefär densamma. Om nu observationerna av kol-14-haltens ökning är korrekta, kommer äldre fynd därför att tilldelas för höga åldrar.

Ifall atmosfären är flera miljoner år gammal, borde det ha uppstått en jämvikt mellan bildandet och sönderfallandet av radioaktivt kol. Beräkningar tyder på att det skulle ta endast 30 000 år för att nå en konstant kol-14-halt. Ritar man en kurva på de observationer som gjorts och drar ut denna kurva bakåt i tiden, så menar sig vissa forskare ha kommit fram till att jordens atmosfär endast skulle vara ca 10 000 år gammal, förutsatt att den kosmiska strålningen hela tiden varit densamma. En ytterligare faktor som dessvärre komplicerar det hela är att jordens magnetfält verkar avta (åtminstone avtar dess styrka för närvarande). Detta leder till att mer kosmisk strålning kommer in i atmosfären, vilket delvis kan ha bidragit till att kol-14-halten idag är högre än förr. De flesta forskare menar dock att vi befinner oss i ett tillfälligt tillstånd av ojämvikt. Ett sådant antagande kan dock inte bevisas, utan utgör bara en gissning, som i och för sig kan vara sann, men som också kan vara felaktig.

Ett annat problem är att en del kol-14-dateringar av olja- och kolfyndigheter har gett åldrar på mellan några tusen till tiotusen år. Enligt evolutionsscenariot är både kol- och oljelagren miljontals år gamla och i stort sett allt kol-14 i dessa borde därför ha sönderfallit för länge sedan.

Som påpekats tidigare anser många skapelsetroende att jorden, före syndafloden, var omgiven av ett "vattenhölje" som bl a absorberade en stor del av den kosmiska strålningen. Det var således detta vatten som vid syndafloden regnade ned på jorden och dränkte denna. Vattenhöljeshypotesen är som nämnts inte något som direkt framgår av Bibeln, men den talar inte heller emot det bibliska scenariot. Om denna hypotes är korrekt, bör halten kol-14 före syndafloden ha varit betydligt lägre än idag, vilket leder till att alla kol-14-dateringar av fynd med ursprung före denna händelse, ger alldeles för höga åldrar.[6]

Sammanfattningsvis så är kol-14-metoden endast "säker" för dateringar på några tusen år. Då det handlar om åldrar mellan 10 000 - 50 000 år blir metoden allt osäkrare ju närmare den övre gränsen vi kommer. Beträffande den observerade ökningen av kol-14-halten i atmosfären finns, om nu dessa observationer är korrekta, två möjligheter; antingen befinner sig atmosfären av någon anledningen i en tillstånd där kol-14-halten ökar eller också är det något fel på ett eller flera av de antaganden som ligger bakom kol-14-metoden. I båda fallen blir metoden opålitlig.

 

Uran-bly-metoderna. Dessa metoder bygger på långa sönderfallskedjor. En sådan är:

Uran(U)-238 sönderfaller här till thorium(Th)-234, vilket i sin tur sönderfaller till protaktinium(Pa)-234 etc.[7] Kedjan, som totalt innehåller 13 mellanled, slutar med bly(Pb)-206, som är en stabil isotop, dvs inte sönderfaller. De tre första isotoperna har halveringstiderna 4,5 miljarder år, 24,1 dagar respektive 1,18 minuter. Det hela kan jämföras med en följd av vattentankar som är placerade under varandra. Den första och översta har en viss ursprungsmängd vatten, den andra fylls på genom ett hål från den första och vattnet rinner sedan vidare genom ett annat hål med annan diameter till nästa tank etc, och så fortsätter det till dess att vattnet kommer till den nedersta tanken, som bara fylls på utan att släppa ut något vatten. Små hål svarar då mot långa halveringstider och stora hål mot snabbt sönderfallande isotoper.

Det finns också andra liknande kedjor som kan användas. De olika kedjorna ger ofta olika höga åldrar, vilket kan bero på kemiska olikheter. En sönderfallskedja utgår t ex från thorium-232 i stället för uran-238 och man vet att uran kan vandra mellan bergarterna lättare än vad thorium gör.

Att analysera sönderfallskedjor av ovanstående typ är ganska komplicerat och resultatet kan bli felaktigt om t ex dotterisotoper tillförts utifrån.

Till vänster ges ett exempel på en idealiserad sönderfallskedja. Figuren visar en radioaktiv serie med tre element, A, B och C. Endast moderelementet A med halveringstiden 1 timme finns från början. A sönderfaller till B, som i sin tur sönderfaller till det stabila ämnet C. B:s halveringstid är 5 timmar. N₀ är antalet A-atomer från början och N_A antalet A-atomer som funktion av tiden (N_A = N₀ då sönderfallet startar). N_A minskar snabbt på grund av A:s korta halveringstid. N_B ökar i början, eftersom B bildas snabbare än det sönderfaller. När N_A efter ungefär 2 timmar minskat till en fjärdedel, börjar också N_B att minska. Den tredje grafen märkt N_C visar hur den stabila slutprodukten ökar stadigt. Ovanstående resonemang kan överföras till mer komplicerade sönderfallskedjor, där i stil med den tidigare diskuterade U-238-kedjan. Genom att analysera proportionerna mellan de olika elementen i en sådan kedja har man större möjligheter att få säkra dateringar än om man bara undersöker ett enda elements sönderfall. Proportionerna anger var på tidsaxeln man befinner sig. Fortfarande kan givetvis fel insmyga sig genom att exempelvis olika ämnen vandrar mellan bergarter.

 

Kalium-argon-metoden. Denna metod, som används för att datera vulkaniska bergarter, bygger på sönderfallet:

Kalium-40 övergår här till argon-40 under infångande av en elektron.[8] Halveringstiden är 1,31 miljarder år. Metoden ger åldern hos vulkaniska bergarter räknat från den tidpunkt då de kristalliserat, och bygger på att så länge bergarten är flytande så avgår det argon som eventuellt finns eller bildas. Den argongas som bildas efter kristalliseringen kommer däremot att stanna kvar i bergarten. Som tidigare påpekats så används kol-14-metoden på organiska rester. Vid relativt gamla fynd (äldre än 50 000 år) kan inte denna metod användas.[9] Då måste man i stället försöka datera de bergarter eller avlagringar i vilka fyndet gjorts. Många äldre hominider har av denna anledning daterats med kalium-argon-metoden, varvid resultaten ibland har skilt sig avsevärt från de åldrar som evolutionsläran förutsäger. Vi har sett flera exempel på detta i avsnittet om människans ursprung.

Det finns en hel del svårigheter med kalium-argon-metoden. Argon, som är en ädelgas, sprids lätt och kan förflyttas nedifrån djupare liggande berglager till högre upp på grund av skillnaden i tryck. Det kan därför vara svårt att veta hur mycket av argonet i ett prov som är resultatet av kaliumsönderfall i provet och hur mycket som försvunnit eller tillförts utifrån. Metoden kompliceras också av att kalium-40 har ett ytterligare sönderfall (genom betastrålning) med en helt annan halveringstid.

 

Isokronmetoden. Vi har sett att alla hittills uppräknade metoder har svagheter. Variationer i kosmisk strålning, osäkerhet när det gäller den ursprungliga mängden moderkärnor, tillförsel av dotterisotoper utifrån eller läckage av argon gör dessa metoder osäkra. Om vi betraktar formel (1) så ser vi att åldern (t) hos ett preparat kan bestämmas exakt om vi känner den ursprungliga mängden av den radioaktiva isotopen (N₀) och dess exakta halveringstid (T_1/2) samt gör en mycket noggrann bestämning av den återstående mängden av moderisotopen (N). Det stora problemet är att bestämma N₀.[10] Det är ju normalt omöjligt att veta hur mycket uran-238 eller kalium-40 som fanns från början. Man löser då problemet genom att undersöka hur mycket av dotterprodukten som finns i provet. Om man antar att varje dotteratom bildats genom att en moderatom sönderfallit kan man räkna ut N₀. Svagheten i detta resonemang är att man då måste förutsätta att inga dotteratomer tillförts eller bortförts, eller funnits från början. Detta ger en viss osäkerhet. Även mätningen av N kan vara problematisk om moderisotopen läckt mellan olika berglager.

Att försöka bestämma t då vi med hyfsad noggrannhet känner T_1/2 och N, men är osäkra på N₀ är som att försöka lösa en ekvation med två obekanta. Låt oss exempelvis betrakta ekvationen x + y = 5. Två lösningar till denna är x = 2, y = 3 (2 + 3 = 5) respektive x = -3, y = 8 (-3 + 8 = 5). Du kan säkert själv lätt tänka ut några till. En ekvation med två obekanta har normalt oändligt många lösningar. För att få en entydig lösning då vi har två obekanta, krävs två ekvationer, ett s k ekvationssystem. I de fall att N₀ är mycket osäker finns således hur många lösningar som helst på t. Vi har så att säga en ekvation men två obekanta (N₀ och t). Risken finns nu att man "väljer" ett lämpligt N₀ så att man får "rätt" t, dvs en ålder som är förenlig med evolutionsscenariot.

Isokronmetoden, som nu skall behandlas, anses allmänt vara en av de absolut säkraste dateringsmetoderna. Olika typer av sönderfall kan studeras med denna metod. Ibland används den i samband med de nyss nämnda uran-bly-metoderna. Det kanske vanligaste användningsområdet är emellertid vid dateringar med hjälp av sönderfallet rubidium-87 till strontium 87, dvs:

vars halveringstid är 49,9 miljarder år. Sönderfallet är av typ betaminus. Rent praktiskt går man tillväga på följande sätt: Man tar flera prover ur olika mineral i det berg som skall dateras. I dessa prover mäter man sedan halterna av rubidium-87, strontium-86 samt strontium-87. Därefter beräknas ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr (dvs förhållandet mellan mängden rubidium-87 och strontium-86) samt ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr (förhållandet mellan mängden strontium-87 och strontium-86) för varje mineral som ingår i provserien. För varje sådant mineral läggs nu dessa två värden ut i ett koordinatsystem. Vart och ett av mineralen representeras således av en punkt i detta system, där x-koordinaten ges av ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr medan y-koordinaten ges av ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr. En rät linje anpassas sedan till dessa punkter. Bergets ålder kan därefter beräknas ur linjens lutning. Sambandet mellan lutningen k (mäts i diagrammet), halveringstiden T_1/2 (denna är känd) och åldern t ges av (formeln kan härledas matematiskt utifrån grundläggande kärnfysik):

Här behöver man således inte försöka gissa om t ex dotterkärnor försvunnit eller tillkommit. Ursprungsmängden strontium-87 får man fram genom att se var linjen skär den vertikala axeln och åldern bestäms som sagt genom att mäta linjens lutning. Ju brantare linjen är, desto äldre är provet. Är den horisontell är åldern 0 år, dvs berget är nybildat.

En avgörande förutsättning för att isokronmetoden skall fungera är att proportionerna ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr från början varit desamma för alla mineralen i provserien. Strontium-87 är ganska lättflyktig vilket kan ge problem. Dessutom kan de olika mineralen i en sten bero på en blandning av olika bergarter, vilket också kan göra att förutsättningarna för isokronmetoden inte är uppfyllda. Å andra sidan, om man t ex har mätt åtta olika mineral i en sten och alla punkterna i isokrondiagrammet nästan exakt ligger uppradade på en rät linje, vilket de skall göra om förutsättningarna är uppfyllda, verkar det sannolikt att metoden kommer att fungera. Att punkterna skulle råka hamna på en nästan perfekt rät linje av en slump, kan inte vara speciellt sannolikt. I dylika fall bör således isokronmetoden ge mycket korrekta åldrar.

Ovanstående diagram visar ett teoretiskt isokrondiagram för tre mineral i en bergart (de tre fyrkanterna), som alla har det ursprungliga förhållandet ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr lika med 0,300. Kurvans lutning är ett mått på bergets ålder. Ju brantare kurva, desto högre ålder. En horisontell kurva svarar mot åldern 0 år.

I de fall att man endast har ett fåtal mineral och motsvarande punkter inte ligger på en rät linje, uppstår problemet om man eventuellt skall förkasta vissa punkter och i så fall vilka. Beroende på vilka punkter man väljer som tillförlitliga kan man få mycket olika resultat. Genom att utlämna en mätpunkt kan den studerade bergartens ålder förändras drastiskt, i vissa fall flera hundra miljoner år. Risken finns här att man väljer de punkter som ger "rätt" ålder. Ett ytterligare problem med metoden är att den ibland har gett negativa åldrar, vilket givetvis är orimligt. Ibland har man kunnat förklara proportionerna mellan rubidium-87, strontium-86 samt strontium-87 som ett resultat av blandning mellan olika bergarter. Många mätningar har å andra sidan gjorts, där mätpunkterna ligger snyggt uppradade på en rät linje, ungefär som i figuren nedan, och där mätresultatet entydigt verka tala om åldrar på miljoner eller miljarder år. Även om man accepterar att isokronmetoden åtminstone ibland är mycket osäker och någon gång kan datera en och samma bergart till så vitt skilda åldrar som 269 miljoner år respektive 15 miljoner år, beroende på vilka mineral man studerar, handlar det trots allt om miljoner år. Det är inte självklart att sådana osäkerheter automatiskt kan tas som intäkt för att metoden skulle vara så felaktig att bergartens verkliga ålder i själva verket ligger runt 6 000 år.[11]

Figuren visar ett verkligt isokrondiagram. Varje punkt svarar mot ett mineralprov som tagits från den bergart som skulle dateras.

 

Andra radiometriska metoder. Det finns åtskilliga fler radiometriska/atomära metoder, t ex fissionsspårdatering, alfarekylspårdatering, termoluminiscensdatering och datering genom elektronspinnresonans (ESP).

Alfarekylspårmetoden bygger på att när uran sönderfaller och sänder ut alfapartiklar (heliumkärnor), vilka är förhållandevis tunga, så rekylerar den resterande dotterkärnan (ungefär som ett gevär stöter mot axeln), vilket orsakar skador i kristallgittret. Dessa spår kan studeras och räknas med hjälp av speciella mikroskop och man kan på så sätt få en uppfattning om de sönderfall som skett i ett mineral. Här mäter man således inte det sönderfall som sker just nu, dvs den kvarvarande radioaktiviteten, utan de sönderfall som skett i mineralet sedan det bildades.

Termoluminiscensdatring används på keramik (krukor, tegelstenar etc) och kristallina mineral (kvarts mm). Stenar, krukor etc innehåller radioaktiva atomer som bestrålar materialet. Dessutom sker en bestrålning från radioaktivitet i omgivningen samt från kosmisk strålning. Elektroner i det kristallina materialet exciteras (frigörs) från sina atomer utav denna radioaktiva strålning (när strålningens energi absorberas) och kan sedan fångas in i potential"fällor" i kristallstrukturen, där de lagras. Detta sker hela tiden. Allt eftersom tiden går kommer fler och fler elektroner att exciteras och lagras i sådana fällor. När en kruka eller ett kristallint material skall dateras, upphettas detta långsamt till ca 500°C (termo). De elektroner som finns lagrade i fällorna kommer då, med stigande temperatur, att "ramla" tillbaka till sitt bundna, atomära tillstånd och därmed få en lägre energi (genom uppvärmningen tillförs energi, vilket "lyfter" upp elektronerna ur potentialfällorna varvid de kan återgå till sitt normala, bundna tillstånd i atomkärnor). Den energi som frigörs sänds ut i form av ljus (luminiscens). Den utsända, sammanlagda ljusmängden under upphettningen mäts med känsliga fotomultiplikatorer och utgör ett mått på provets ålder (vilket förutsätter att man kan kalibrera mätmetoden, vilket man ofta kan). Med denna metod anser man sig kunna datera föremål som är upp till 70 000 år gamla.

Vi går inte in närmare på de andra metoderna (det finns många, många fler än de ovan nämnda). I princip finns en uppsjö av fysikaliska fenomen, som kan utnyttjas vid dateringar.

 

Ett praktiskt exempel. Hur går man då praktiskt tillväga vid en datering? Låt oss som exempel följa hur ett berg åldersbestämms genom uran-bly-datering med hjälp av zirkonmetoden.

Det första man gör är att hämta mineralprover från platsen. Dessa kan väga upp till 50 kg. Proverna krossas, grovmals och siktas. På ett vattenskakbord skiljs tunga mineral, i detta fall bl a zirkoner[12], från de lätta. Med hjälp av magneter avskiljs järnrika mineral. Efter detta gör man en noggrannare uppdelning genom att använda vätskor med olika hög densitet. Zirkonerna, som är tunga, sjunker då till botten. Så småningom har man några gram zirkoner kvar, av de ursprungliga 50 kilogrammen sten. Man delar nu upp kristallerna efter storlek. När detta är klart får någon sätta sig vid ett mikroskop och plocka ut de klaraste zirkonkristallerna för hand, något som kan vara ganska tålamodsprövande.

Det som återstår löses nu upp i en speciell blandning av syror. Till detta åtgår bara några milligram zirkoner från varje storleksgrupp. Zirkonerna är svårlösliga och får därför stå en vecka i en 200° C varm ugn inneslutna i en liten teflonburk, som i sin tur är omsluten av en "stålbomb", så att inget material skall försvinna genom avdunstning.

För att studera isotopsammansättningen skiljs de olika grundämnena åt med hjälp av jonbytarkolonner. De olika ämnena vandrar olika snabbt genom kolonnen och eftersom man känner varje ämnes hastighet, så vet man när ett visst ämne kommer igenom. Man samlar upp de olika ämnena i skilda behållare. Sedan kan de renas än en gång genom elektrolys. Till sist avdunstas proven och det enda som återstår är nu en liten fläck.

Man måste vara mycket försiktig så att proven inte förorenas. Man diskar t ex alla behållare i syra och laboratoriet har luftfiltrering.

Nu kan själva analysen börja. Denna sker i en masspektrometer, en mycket komplicerad anordning. Det prov som skall analyseras upplöses först i en droppe syra och placeras på en tunn glödtråd, där det återigen avdunstas till en liten fläck, som väger knappt ett mikrogram. Därefter mäts med hjälp av spektrometern mängderna av hela sönderfallskedjans moder- och dotterelement. Ibland kompletteras mätningarna med andra analysmetoder.

Till sist så beräknas bergets ålder utifrån de mätningar som gjorts. Man försöker också göra en feluppskattning, genom att analysera de olika mätningarnas noggrannhet. Som framgår ligger det således en hel del praktiskt arbete bakom en datering. Mycket tid och omsorg läggs ned på att göra mätningarna så säkra som möjligt. Att en metod är komplicerad är givetvis ingen garanti för att resultatet är korrekt, men det kan knappast råda någon tvekan om att forskarna gör så gott de kan för att dateringarna skall bli så riktiga som möjligt.

När zirkon bildas upptas uran lätt i kristallstrukturen men inte bly. I en nybildad zirkonkristall förväntar man sig därför inte hitta något bly. Detta är en stor, stor fördel när sådana kristaller används vid dateringar med hjälp av uransönderfall. Vid den typen av sönderfall bildas bly som slutprodukt och skulle det funnits bly i kristallen från början, vet man inte hur mycket bly som kommer från själva uransönderfallet och hur mycket som ursprungligen fanns. När det gäller zirkon vet man således att allt bly kommer från sönderfallet. Därför ger zirkonkristaller tillförlitliga dateringar (förhållandevis — som nämns på andra ställen i denna artikel så innefattar alla dateringar osäkerheter).

 

II — Magnetisk datering. Många bergarter innehåller en viss magnetism som på olika sätt kan utnyttjas för datering. De järnrika, magnetiska mineral som ingår i vissa vulkaniska bergarter orienterar sig efter det samtida jordmagnetiska fältet, så länge som dessa bergarter är flytande. Då de kristalliserar, dvs stelnar, "fryser" de magnetiska mineralen i den riktning som magnetfältet hade vid detta tillfälle. Studier av sådana bergarter tyder på att jordens magnetfält ändrat riktning, ibland till och med så radikalt att magnetiska nordpolen blivit en sydpol och tvärtom. Genom att jämföra de magnetiska mineralens riktningar i olika lager av odaterade bergarter med kända förändringar i jordmagnetiska fältet, kan dessa lager dateras. Svagheten här är givetvis i vad mån vi verkligen kan tala om "kända förändringar" i jordens magnetfält. Dessa förändringar har ju daterats genom någon annan metod med allt vad detta innebär av osäkerheter. Den metod som framför allt används för att åldersbestämma omkastningar i jordens magnetfält är kalium-argon-metoden. Magnetisk datering är således varken bättre eller sämre än kalium-argon-metoden.

III — Lervarvskronologisk datering. Denna metod uppfanns av den svenske geologen Gerhard de Geer och har bl a använts för att datera tiden för avsmältningen av den sista inlandsisen. Man bestämmer då åldern för avsmältningen genom att utgå från att leror avsätts i en viss bestämd takt.

IV — Dendrokronologisk datering (årsringsdatering). Med hjälp av denna metod så kan man datera ett träds ålder exakt. Man studerar då årsringarna. Klimatet påverkar, som tidigare nämnts, trädens växt och årsringarna blir därför olika tjocka år från år. Årsringarna bildar av denna anledning karakteristiska mönster, ungefär som fingeravtryck. Genom att identifiera överlappande årsringsföljder hos två eller flera träd som vuxit under olika perioder, kan man passa ihop deras årsringar och få långa mönsterserier, som sträcker sig tusentals år bakåt i tiden, dvs mycket längre tid än ett enskilt träds livslängd.

V — Tefrokronologisk datering. När man har vulkanisk aska som ligger i lager, s k tefralager, kan man datera dessa. Relativt unga lager daterar man med hjälp av att vulkanutbrott ofta dokumenterats historiskt. Äldre tefralager får man datera på annat sätt.

Det finns också många, många andra absoluta dateringsmetoder. Man kan studera salthaltsförändringar i havet, hur snabbt de s k mangannodulerna (klumpar av mangan) på oceanbottnen växer (se figur), hur snabbt de lättare ämnena (t ex vätgas) försvinner från jordens atmosfär etc, etc. Tyvärr kan vi inte gå närmare in på detta. En fullständig genomgång av alla dateringsmetoder skulle kräva ett omfattande arbete på flera volymer.

Fotografiet till vänster visar en ovanligt tät ansamling av s k mangannoduler på havsbotten nere vid Antarktis. Medeldiametern hos nodulerna på bilden är 6 cm. Mekanismen bakom bildandet av sådana noduler är än så länge oklar.

För att mäta hur snabbt mangannodulerna bildats används olika radiometriska metoder. Man mäter då aktiviteten (strålningen) från någon lämplig radioaktiv isotop på olika djup i nodulen (djupet = avståndet till nodulens yta). Under förutsättning att koncentrationen av denna isotop i världshavet har varit i det närmaste konstant, förväntar vi oss att isotopens aktivitet skall avta ju djupare in i nodulen vi går. Ju längre in i nodulen vi kommer, desto längre tid har ju förflutit sedan isotopen inlagrades där och desto mer måste den ha hunnit sönderfalla. Logaritmen av den studerade isotopens aktivitet (den vertikala axeln i diagrammet ovan) plottas i ett diagram som funktion av avståndet till nodulens yta (den horisontella axeln i diagrammet). Om förutsättningarna för att metoden skall fungera varit uppfyllda, kommer mätpunkterna att ligga på en rät linje. Högra figuren ovan visar hur koncentrationen av U-234 (uran-234) minskar med avståndet till ytan av en viss nodul. Lutningen av den räta linje som anpassats till mätningarna tyder på att nodulen vuxit med 4,0 mm på 1 miljon år. Då man studerade sönderfallet av Th-230 (thorium-230) och Pa-231 (protaktinium-231) i samma nodul fick man tillväxthastigheterna 4,0 respektive 4,3 mm per miljon år. Även andra metoder tillämpade på samma nodul, t ex Be-10 (beryllium-10) gav ungefär samma resultat. Om nodulens diameter är ca 6 cm (radien 3 cm) bör den således vara ca 7,5 miljoner år gammal.

 

Några avslutande synpunkter:

1. De flesta metoder verkar ge åldrar som knappast är förenliga med ärkebiskop Usshers 6 000 år. Även om stora fel kan förekomma hos enskilda metoder och även om det finns en tendens att bortse från mätresultat som inte stämmer in på evolutionsparadigmet, så talar dessa metoder tillsammans om åldrar på hundratals miljoner, ja till och med miljarder år.

2. Alla dateringsmetoder har svagheter. Dessutom kalibreras de ofta mot varandra. Detta innebär att man "vet" att en metod är sann därför att den stämmer överens med en annan metod. Problemet är att båda kanske kalibrerats på så sätt att de stämmer överens med evolutionsscenariot.

3. Moderelement som kalium, rubidium och uran är vattenlösliga då de är joniserade (elektriskt laddade), vilket gör att de kan läcka över till andra lager. Dessa isotopers dotterelement, argon, strontium och bly är däremot jämförelsevis olösliga. Förhållandet mellan moder- och dotterelement i en bergart tenderar därför att bli för lågt, en effekt som konsekvent ger för höga åldrar.

 

Som redan nämnts så bygger de radiometriska dateringsmetoderna på att de olika isotopernas halveringstider är oföränderliga. Detta har ifrågasatts av den australienske astronomen Barry Setterfield, som tillsammans med matematikern Trevor Norman[13] studerat de olika mätningar av ljusets hastighet som gjorts sedan dansken Otto Rømer 1675 för första gången lyckades med att på ett ungefär bestämma denna hastighet. Han kom fram till resultatet 307 600 ± 5 400 km/s genom att studera förmörkelser hos Jupiters månar. Setterfield och Norman tycker sig ha funnit en tendens i de olika mätningar som gjorts sedan dess och menar att ljushastigheten verkar ha avtagit något sedan de första mätningarna. De har då givetvis, så gott de kunnat, tagit hänsyn till mätnoggrannheten hos de olika mätningarna.

Genom att extrapolera den förändring, de anser sig ha observerat, bakåt i tiden har Setterfield och Norman dragit slutsatsen att ljushastigheten för 10 000 år sedan antagligen var oerhört mycket högre än idag.

Enligt de flesta modeller för radioaktivt sönderfall så beror sönderfallshastigheten λ (lambda) på ljushastigheten, i fortsättningen kallad c. λ är direkt kopplad till halveringstiden T_1/2. Ju högre sönderfallshastighet, desto kortare halveringstid och tvärtom. Enligt den lärobok[14] jag själv hade då jag läste kärnfysik ges konstanten λ vid t ex betasönderfall av sambandet:

Ur uttrycket framgår att λ beror på c⁴ (c·c·c·c). De övriga storheter som ingår i formeln — m, g, M, f(Z, K_m) etc — spelar ingen roll för vår diskussion. Under alla förhållanden så ser vi att ljushastigheten c finns med i formeln. Av formeln ovan framgår att om c minskar, så minskar också λ (vilket i sin tur innebär att halveringstiden ökar). Självklart kan man komma med många invändningar, c skulle t ex kunna påverka någon eller några av de andra storheterna i formeln så att nettoeffekten blir noll. Setterfield och Norman har undersökt detta och anser sig ha kommit fram till att variationer hos c med all sannolikhet kommer att ge förändringar av λ. Det kan således inte uteslutas att radioaktiva ämnen kan ha sönderfallit mycket, eller till och med oerhört mycket, snabbare då vi går några tusen år bakåt i tiden.

Figuren visar några av de mätningar som Setterfield och Norman använt för att undersöka om ljushastigheten eventuellt avtagit och innefattar de 57 bästa mätningarna mellan 1740-1983, vilka gjorts med hjälp av 16 olika metoder. De vertikala staplarna är den feluppskattning som Setterfield/Norman gjort. Denna är naturligtvis mycket osäker för de äldsta mätningarna. I diagrammet har c avtagit med ca 800 km/s, vilket är ungefär 0,2 procent av c. Förändringen är alltför liten för att man med säkerhet skall kunna säga att c avtagit. Å andra sidan kan man inte utesluta att så är fallet. (Ur The Atomic Constants, Light and Time av Norman/Setterfield)

Vad skulle då kunna förorsaka att c förändras, trots att denna storhet allmänt betraktats som en av de absolut mest fundamentala konstanterna i naturen? Ja, låt oss titta lite närmare på ett välkänt samband från elektrodynamiken:

Storheterna ε_o och µ_o är permittiviteten respektive permeabiliteten för vakuum.[15] Av olika skäl är man ganska säker på att ε_o är konstant. Om nu µ_o växer, så skulle detta, enligt formeln ovan, leda till att c minskar. En teoretisk förklaring till µ_o:s förändring skulle kunna vara att universum i stället för att expandera, vilket ju är den vanligaste tolkningen av rödförskjutningen, drar ihop sig. Man kan nämligen tolka rödförskjutningen på annat sätt än att universum expanderar (klicka här för att läsa mer om detta). Att universum kontraheras kan således inte helt uteslutas även om det inte verkar speciellt sannolikt.

De skapelsetroende, som hävdar ett ungt universum, har bl a haft svårigheter med att förklara följande två observationer på ett trovärdigt sätt:

1. Den tid det tar för stjärnljuset att nå jorden.
2. De radiometriska dateringarna.

Ett stort problem när man vill hålla fast vid att universum bara är 6 000 år gammalt, är att förklara hur ljuset från stjärnor som ligger hundratusentals eller miljoner ljusår[16] bort hunnit fram till jorden på bara 6 000 år. Visserligen är avståndsbestämningarna i universum osäkra när man talar om avstånd på miljoner ljusår och däröver, men avstånd upp till hundratusentals ljusår måste nog betraktas som mycket säkra. En möjlighet är förstås att Gud skapade stjärnorna med fullt utvecklade ljusstrålar ända fram till jorden. När han skapade Adam, så skapade han ju inte Adam som en liten bebis, utan som en vuxen man. På samma sätt, menar vissa skapelsetroende, så kunde han ha skapat universum fullt utvecklat i alla aspekter. Men även om så vore fallet, så återstår problemet med de radiometriska dateringarna.[17]

Ovanstående svårigheter förklaras på ett både elegant och enkelt sätt genom hypotesen om ljushastighetens avtagande.[18] Om ljusets hastighet var oerhört mycket större förr, så är det fullt möjligt att ljuset från de mest avlägsna stjärnor och galaxer kan ha hunnit till jorden på bara 6 000 år. Dessutom kan, som vi konstaterat ovan, de radiometriska dateringarnas höga åldrar då harmonieras med ett ungt universum. Att en teori är elegant och enkel och kan förklara det vi vill att den skall förklara är dessvärre inget bevis för att den är sann. Många gånger under vetenskapens historia har man formulerat oerhört vackra och eleganta teorier, bara för att finna att de varit totalt felaktiga. De flesta forskare, även skapelsetroende sådana, är skeptiska till teorin om ljushastighetens avtagande.

Det kan tilläggas att Setterfield inte är ensam om att ifrågasätta ljushastighetens konstans. João Magueijo, föreläsare och forskare vid Theoretical Physics group of Imperial College i London, har i flera artiklar (bl a tillsammans med John D Barrow i The Astrophysical Journal, 9 March 2000) diskuterat möjligheten att ljusets hastighet var högre under universums tidiga utveckling. Magueijos utgångspunkt är dock helt annorlunda än Setterfields. Här handlar det inte om ett försök att harmoniera de vetenskapliga dateringarna med en viss tolkning av Bibelns skapelseberättelse. Magueijo menar att vissa problem med bigbangmodellen eventuellt kan lösas om man antar att ljushastigheten varierat. Det har visat sig mycket svårt att förklara varför universum uppvisar en storskalig homogenitet (galaxerna verkar vara jämnt fördelade i hela universum) samtidigt som det också är småskaligt inhomogent, dvs består av galaxer, stjärnor och planeter i stället för att bestå av ett homogent vätgasmoln. För att komma tillrätta med problemet har man tidigare postulerat ett s k "inflationary universe", vilket innebär att universum expanderade oerhört snabbt under en kort period alldeles efter bigbang. Detta är ett adhocantagande, som man infört för att komma tillrätta med ett svårt problem. Adhocantaganden är aldrig speciellt tillfredsställande, eftersom de tenderar att göra teorier immuna mot falsifiering. Enligt Magueijo så innebär ljushastighetens varians en mer tillfredsställande lösning på problemet, eftersom man samtidigt skulle kunna förklara vissa andra svårförståeliga fenomen. bl a så tyder vissa nyligen gjorda observationer på att den s k finstrukturkonstanten inte är så konstant som man tidigare trott. Även detta skulle kunna förklaras genom att ljushastigheten avtagit.

Den som vill läsa mer om Magueijos teori hittar mycket intressant material på nätet (t ex Wikipedia). Tidigare hade Magueijo en egen hemsida men den är numera nedlagd (och jag har inte hittat någon ny adress). Där hittade jag i alla fall följande (innan den lades ned):

Med en totalt annorlunda utgångspunkt har jag då och då försökt lösa de s k kosmologiska problemen hos bigbangmodellen, utan att blanda in inflation ["inflationary universe"]. Detta har lett mig till undersöka kosmologier där naturkonstanterna ändras med tiden. En chockerande möjlighet är att ljusets hastighet kan ha förändrats under universums existens.

Vi fick mer än vad vi kunde hoppats på. Vi fann att VSL ["variable speed of light" = variabel ljushastighet] också kan förklara ett öppet, nästan icke-krökt universum. Ännu mer intressant är att det finns områden inom vilka teorin kan förklara en liten men icke försumbar kosmologisk konstant, vilket är i överensstämmelse med nyligen gjorda studier av supernovor.

Det är dock tveksamt om Magueijos teori kan användas för att motivera ett mycket ungt universum (storleksordningen 10 000 år). De förändringar av ljushastigheten som Magueijo talar om är alldeles för små för detta. Det är inte ens säkert att Magueijos teori är korrekt. Alla kosmologer håller inte med honom och innan den kan betraktas som på något sätt bevisad, återstår en lång väg. Men hans teori visar dock att ljushastighetens konstans inte är någon helig ko, som inte kan eller får ifrågasättas.

 

Om dramatiska förändringar förekommit i jordens förflutna, kan de allmänt accepterade dateringsmetoderna ge helt felaktiga resultat. Har t ex en världsvid översvämningskatastrof — Bibelns syndaflod — ägt rum, kan, som påpekats tidigare, mycket tjocka sedimentlager ha avsatts på kort tid. Tjocka sedimentlager på havsbottnen behöver därför inte betyda att jorden är mycket gammal. Det faktum att vi finner enkla organismer längst ned i olika typer av lager och sedan alltmer komplexa arter då vi går uppåt, utgör inte heller något absolut bevis för att alla levande varelser är resultatet av en naturlig evolution från enkla till mer avancerade arter. De olika arterna skulle också kunna vara resultatet av en skapelse, där Skaparen först skapat enkla organismer och sedan alltmer avancerade sådana. Om hela jordens ekosystem förstörts genom en syndaflod, kan man också tänka sig ett scenario där jorden återbefolkades på ett sådant sätt att de geologiska lagerföljderna innehåller enkla fossil i botten och mer avancerade högre upp. I liten skala kan man iaktta detta på nybildade vulkanöar, där först enkla växter börjar gro för att därefter följas av mer specialiserade växter och sedan insekter, fåglar etc. Detta brukar kallas succession. Ett liknande scenario skulle man kunna tänka sig då hela jorden återbefolkades efter syndafloden — makrosuccession. För närvarande håller skapelsetroende forskare på att försöka ställa upp modeller för detta, för att på så sätt visa att Bibelns berättelser är förenliga med de vetenskapliga observationerna.

Som nämnts tidigare finns mängder av dateringsmetoder. En fullständig uppräkning skulle ta flera sidor. Ovan har några av de viktigaste diskuterats. Vi har sett att alla metoder är behäftade med osäkerheter. Vissa saker är dock tämligen säkra. De olika radioaktiva isotopernas halveringstider är bestämda med stor noggrannhet och att dessa skulle vara så felaktiga att miljarder år i själva verket är några tusen år, är i stort sett helt uteslutet. Att fynd som gjorts i djupare liggande lager generellt sett är äldre än fynd från ytligare lager verkar också vara tämligen säkert, kanske med vissa undantag. Dateringsmetodernas styrka ligger emellertid framför allt i deras samlade beviskraft. Mängder av olika metoder, som utnyttjar helt olika fysikaliska och kemiska fenomen, talar i stort sett samma språk. Även om olika metoder ibland ger olika resultat, så är skillnaden i allmänhet inte speciellt stor.[19] Om t ex en metod ger åldern 1,4 miljarder år på en meteorit och en helt annan metod ger åldern 1,7 miljarder år på samma meteorit, kan detta inte tas som intäkt för att förkasta dessa dateringar och försöka påstå att meteoriten i själva verket är 6 000 år. 1,4 och 1,7 miljarder år är ju av en helt annan storleksordning än 6 000 år.

Å andra sidan, även om merparten av de olika dateringsmetoderna verkar tala ungefär samma språk, dvs är konsistenta (motsägelsefria) som man säger i finare kretsar, så utgör detta inget absolut bindande bevis för att de är korrekta. Det finns många konsistenta teorier som så småningom visat sig vara felaktiga. Vi får inte heller glömma bort att motsägelsefriheten till en del beror på att man förkastat eller omtolkat de dateringar som skilt sig alltför mycket från det förväntade värdet. Någon, jag kommer inte ihåg vem, sa en gång ungefär så här, "Om en datering stöder våra teorier, stoppar vi in den i huvudtexten i en bok eller artikel. Om den inte direkt motsäger teorierna, sätter vi den i en fotnot och om den helt och hållet talar emot evolutionsscenariot, förkastar vi den".

Tidigare har nämnts några observationer som verkar tala för att jorden är förhållandevis ung. Mätningar av mängden s k radiogeniskt helium i atmosfären verkar också tyda på samma sak. Vid alfasönderfall, som är en mycket vanlig form av radioaktivt sönderfall (se tidigare diskussion), utsänds en alfapartikel, dvs en heliumkärna. Allt helium i atmosfären antas ha bildats på detta sätt. Om jorden vore 4,5 miljarder år gammal, borde det finnas ungefär 10 000 miljarder ton helium i atmosfären (utifrån de modeller vi har för hur jordens atmosfär bildats). I själva verket finns det bara ca 3,5 miljarder ton, dvs flera tusen gånger mindre än förväntat.[20] Man har försökt bortförklara detta genom att anta att 99,96% av det bildade heliumet har läckt ut från atmosfären och försvunnit ut i rymden.

Ett annat problem är mängden meteoritdamm på jorden. Vår planet bombarderas oavbrutet med kosmiskt damm och mikrometeoriter, vilket ackumuleras på jordytan. Den svenske oceanografen Hans Pettersson uppskattade på 1950-talet att nedfallet bör vara ca 14 miljoner ton per år. Om jorden är 4,5 miljarder år, och nedfallet varit ungefär konstant under denna tid, borde hela jorden vara täckt av ett ca 54 meter tjockt lager av meteoritdamm. Man har försökt tolka frånvaron av detta lager med att det mesta fallit i havet och att resten blandats upp med jordiskt damm och grus. Ett argument mot denna förklaring är att meteoritdamm innehåller 300 gånger mer nickel än jordiska bergarter. Den enorma kvantitet nickel som borde fallit ned på jorden verkar dock lysa med sin frånvaro och någon helt entydig förklaring till detta har man inte, så vitt jag vet. Även på månen borde det av samma skäl finnas tjocka lager med meteoritdamm, där finns ju inte heller några oceaner där det kan försvinna. Vid de första månexpeditionerna var man av detta skäl rädd för att månlandarna skulle försvinna i dammlagret, vilket emellertid visade sig vara bara några centimeter tjockt. Vissa, senare gjorda mätningar, tyder dock på att det årliga nedfallet av kosmiskt damm på jorden och månen är betydligt mindre än vad man tidigare trott. Detta är kanske svaret.

Det finns många fler problem och osäkerheter kring de olika dateringsmetoderna. Även om hypotesen att ljushastigheten avtagit skulle vara felaktig, så finns det andra faktorer som skulle kunna påverka det radioaktiva sönderfallets hastighet. Ett supernovautbrott, dvs en exploderande stjärna, i jordens närhet skulle överösa jorden med kaskader av neutroner. Flera sådana utbrott är kända. Omkastningar av jordens magnetfält skulle kunna åstadkomma ungefär samma sak. Då magnetfältet försvagas, kommer nämligen mer av den kosmiska strålningen ned till jordytan. Dessa partiklar skulle kunna öka sönderfallshastigheten hos olika radioaktiva ämnen på jorden och därmed ställa om de radiometriska klockorna drastiskt. För närvarande är det inte möjligt att göra några noggrannare beräkningar av hur mycket exempelvis ett supernovautbrott skulle påverka de radiometriska klockorna. Vad man i varje fall kan säga är att en ökning av sönderfallshastigheterna hos uran, kalium-40 etc skulle öka den geologiska tidsskalan, dvs allt skulle verka äldre än det i själva verket är. Hur mycket är dock osäkert.

Avslutningsvis: Inga dateringsmetoder är absolut säkra. Deras sammanlagda vittnesbörd verkar dock tala om ett universum och en jord som av allt att döma är flera miljarder år gamla. Om universum endast skulle vara ca 6 000 år, måste det antingen vara allvarliga fel på några av naturvetenskapens viktigaste teorier eller också är de obevisbara antaganden som ligger bakom de olika dateringsmetoderna, de s k postulaten, felaktiga. Det sistnämnda alternativet verkar i så fall vara det mest sannolika med tanke på hur väl naturvetenskapen fungerar för övrigt.

Vi har nyss sett flera exempel på observationer som talar för att universum mycket väl skulle kunna vara betydligt yngre än vad de allmänt accepterade dateringarna anger.[21] Även om denna möjlighet långt ifrån är bekräftad, så kan man definitivt inte bortse från den. Dessutom kan det ju finnas faktorer som vetenskapen ännu inte känner till, eller kanske aldrig kommer att känna till.

Om en övernaturlig Skapare dessutom ingripit, och vid vissa tillfällen åsidosatt naturlagarna, blir det naturligtvis ännu svårare att dra säkra slutsatser. Ingen vetenskaplig teori handlar heller om den yttersta sanningen, inte ens de teorier som sysslar med fenomen som kan upprepas obegränsat.[22] En viss ödmjukhet och öppenhet är därför på sin plats, när man undersöker det förflutna, som ju varken kan studeras direkt eller upprepas.

Tillbaka till Det kristna skapelsescenariot
Tillbaka till "Bibelns skapelsealternativ.
Tillbaka till "Teorier för universums uppkomst".
Tillbaka till "Hur gammalt är universum?".

---

[1] Organiska sediment bildas då rester av plankton, fiskar etc sjunker till botten. Oorganiska sediment utgörs av lerpartiklar eller dylikt som spolats ut i havet av floder (erosion) och som sedan sjunker till botten. De allra minsta lerpartiklarna sjunker mycket långsamt och det kan ta flera decennier innan de når botten.
[2] Ibland används uttrycket "radioaktiva dateringsmetoder". Detta är olämpligt. Det är ju inte mätmetoden som är radioaktiv, i så fall vore den livsfarlig att använda, utan det är de atomer man studerar som är radioaktiva.
[3] Det som karakteriserar kol är ju 6 protoner i kärnan och 6 elektroner i skalet. Alla kolisotoper har denna uppsättning, medan antalet neutroner skiljer sig åt. "Normalt" kol har som vi sett atomvikten 12 (6 protoner plus 6 neutroner) och kallas därför kol-12.
[4] Det är ju trots allt en viss skillnad mellan att få resultatet (400±2) miljoner år respektive (10±2 000 000) år. I båda fallen är noggrannheten uttryckt i år densamma (±2 miljoner år), men i det andra fallet blir osäkerheten flera hundratusen gånger större än själva mätvärdet. Den första mätningen innebär att åldern ligger mellan 398 och 402 miljoner år, dvs en ganska hög relativ noggrannhet (0,5 %).
[5] Willard F Libby, som fick nobelpriset för sin upptäckt av kol-14-metoden, har själv fått mätvärden som visar att kol-14 bildas snabbare än det bryts ner, vilket han redovisar i boken Radiocarbon Dating, Chicago University Press, 1955. Libby menar dock att dessa observationer beror på mätfel.
[6] Självklart tycker materialisten att allt tal om ett vattenhölje är helt absurt, för att inte säga löjligt. Det som inte förekommer idag, kan ju enligt gradualismens credo inte förekomma överhuvudtaget. Även om jag själv är skeptiskt mot detta scenario, kan det dock inte uteslutas. Det utgör faktiskt en logisk möjlighet.
[7] De sönderfall där massan minskar med 4 atommassenheter (a u), t ex U-238 till Th-234, sker genom alfasönderfall. Eftersom alfapartikeln, som helt enkelt är en heliumkärna, består av 2 protoner och 2 neutroner, har denna massan 4 a u (238 - 4 = 234). Vid betasönderfall (t ex Th-234 till Pa-234) är massan konstant, eftersom den utsända elektronens eller positronens massa är försumbar.
[8] Detta utgör en tredje variant av "betasönderfall", som inte nämnts tidigare. Vad som sker är att en av de innersta elektronerna, en s k K-elektron, vars bana går mycket nära kärnan, fångas in och inlemmas i kärnan. Denna elektron sammansmälter sedan med en av kärnans protoner och bildar då en neutron. Processen kallas K-infångning.
[9] De flesta äldre fossil består inte av organiska rester utan av mineral som ersatt de organiska lämningarna under fossiliseringen. Så även om kol-14-metoden rent principiellt skulle klara åldrar större än 50 000 år, så vore den i alla fall oanvändbar i praktiken när det gäller så gamla fossil.
[10] Det hela påminner en aning om att försöka avgöra hur länge ett brinnande stearinljus varit tänt. Vet vi hur snabbt ett visst ljus brinner ner och hur långt det var från början, är problemet lätt. Men känner vi inte ljusets ursprungslängd eller vet att det brunnit med konstant hastighet, är det omöjligt att räkna ut hur länge ljuset varit tänt.
[11] Några problem med isokronmetoden diskuteras av G Faure i Principles of Isotope Geology, John Wiley & Sons, 1977 samt A R Kerr i artikeln "Are Ocean Islands Recycled Ocean Crusts?", Science, vol 212, June 19, 1981, sid 1377.
[12] Zirkoner är ett slags ädelstenar bestående av zirkonium, kisel och syre.
[13] Trevor Norman and Barry Setterfield, The Atomic Constants, Light and Time, Stanford Research Institute International, August 1987.
[14] Atam P Araya, Fundamentals of Nuclear Physics, Allyn and Bacon Inc, 1970, sid 266.
[15] ε_o och µ_o är mått på vakuums förmåga att leda elektriska respektive magnetiska fält.
[16] Ett ljusår är så långt som ljuset hinner på ett år. Om en stjärna ligger 1 000 ljusår bort, tar det således 1 000 år för ljuset att gå från denna till jorden (Obs! c ~ 300 000 km/s).
[17] En möjlighet är förstås att Gud skapade allting så att det verkar gammalt, inkluderande bergarter etc. Ett ytterligare alternativ är att dateringsmetoderna är gravt felaktiga. Båda dessa varianter har tidigare diskuterats.
[18] Någon kanske invänder att denna hypotes bryter mot speciella relativitetsteorin, enligt vilken ljushastighetens konstans är ett grundpostulat. Detta postulat säger dock inte att ljushastigheten är konstant i tiden (dvs alltid lika med ca 300 000 km/s) utan bara att ljushastigheten vid en given tidpunkt är densamma för alla observatörer, oberoende av deras rörelsetillstånd.
[19] Precis som att evolutionister ofta väljer dateringar som stöder evolutionen och bortser från sådana som talar emot evolutionsperspektivet, så tenderar skapelsetroende ibland att göra precis samma sak, fast tvärtom. Det faktum att vissa dateringar ibland givit helt absurda siffror, bevisar inte med tvingande nödvändighet att alla dateringsmetoder är totalt värdelösa.
[20] Detta har bl a tagits upp av Melvin Cook, som är professor i metallurgi vid Utah University, i en artikel med överskriften "Where is the Earth's radiogenic helium?" publicerad i Nature, januari 1957, Vol 179, sid 213.
[21] Fast då måste samtidigt många av de andra dateringsmetoderna — sedimentstudier, undersökningar av de lätta gasernas (vätgas och helium) flykt från jordatmosfären etc — vilka i viss mån är oberoende av radiometriska dateringar, vara felaktiga.
[22] I mina artiklar om vetenskapsteori diskuteras sanningsbegreppet. Där framgår att en teori kan sägas vara vetenskapligt sann om den; 1. Är motsägelsefri. 2. Stämmer överens med observationer av verkligheten (det vore egentligen mer relevant att säga att vetenskapliga teorier är användbara än att de är sanna). Detta sanningskriterium fungerar acceptabelt då upprepbara fenomen studeras. När det gäller teorier om det förflutna bryter emellertid kriteriet samman. Teorin att Marilyn Monroe skapade universum för 43 år sedan uppfyller utan tvekan ovanstående två krav, under förutsättning att hon skapade världen med alla historiska dokument, ruiner etc och alla människor med en fullständig uppsättning minnen av sin barndom etc.

© Krister Renard