Cosmos: l'età della Terra di Clair Patterson

Nelle diverse puntate di Cosmos-Odissea nello spazio sono state raccontate molte scoperte ed invenzioni di diversi scienziati.

Uno molto importante di cui non si parla molto è stato il geochimico statunitense Clair Patterson, il primo scienziato ad aver calcolato l'età della Terra.

Prima di descrivere la sua scoperta, però, bisogna sapere che l'origine del Sistema Solare è contenuta negli asteroidi ed è proprio attraverso l'analisi di questi che è possibile calcolare l'età del nostro pianeta.

Infatti, analizzando un meteorite, possiamo trovare atomi radioattivi di uranio che, attraverso il loro decadimento radioattivo, si trasformano in torio; quest'ultimo, a causa della sua instabilità, diventa protoattinio e, dopo diverse trasmutazioni nucleari, raggiunge il prodotto stabile del decadimento, ovvero un atomo di piombo.

Quindi, conoscendo la porzione di uranio trasformata in piombo, o meglio il tasso di decadimento dell'uranio, è possibile calcolare l'età di un meteorite che di fatto è la stessa della Terra.

Questo processo chimico servì molto a Patterson nel 1947 quando il fisico Harrison Brown gli offrì un importante lavoro: misurare la quantità di piombo nei zirconi, ovvero cristalli molto resistenti e antichi costituiti da poche parti per milione di uranio che, a causa del decadimento, forma il piombo.

Patterson si mise subito al lavoro: immediatamente si accorse che le quantità di piombo misurate variavano continuamente, mentre ciò non accadeva per le quantità di uranio, calcolate, invece, dal collega George Tilton.

Il geochimico pensò che ciò dipendesse o da precedenti esperimenti effettuati con il piombo nello stesso laboratorio o dall'alta presenza dell'elemento chimico nell'atmosfera terrestre.

Fatte queste considerazioni, iniziò ad eliminare nel laboratorio ogni traccia di piombo, ma i risultati non cambiarono.

La svolta arrivò quando Braun, trasferitosi al California Institute Of Technology in Pasadena, offrì a Patterson un nuovo laboratorio ultrapulito in cui effettuò le sue prime misurazioni di una roccia già datata.

Subito dopo provò con un meteorite, portandolo in una famosa struttura di ricerca in cui era stato appena attivato lo spettrometro di massa più potente del mondo.

Una volta inserito il suo campione, Patterson misurò la quantità di piombo ed uranio e i risultati finali affermarono che la Terra aveva ben 4,5 miliardi di anni.

Come funziona lo spettrometro di massa?

Tramite l'utilizzo di magneti, lo strumento separa gli elementi all'interno di un campione in modo da misurarne la quantità di ognuno.