nucleido radiogénico

Un nucleido radiogénico es un nucleido que se produce mediante un proceso de desintegración radiactiva . Puede ser radiactivo (un radionucleido ) o estable (un nucleido estable ).

Los nucleidos radiogénicos (más comúnmente denominados isótopos radiogénicos ) constituyen algunas de las herramientas más importantes en geología. Se utilizan principalmente de dos maneras:

1. En comparación con la cantidad del "isótopo padre" radiactivo en un sistema, la cantidad del "producto hijo" radiogénico se utiliza como herramienta de datación radiométrica (por ejemplo, la geocronología uranio-plomo ).
2. En comparación con la cantidad de un isótopo no radiogénico del mismo elemento, la cantidad del isótopo radiogénico se utiliza para definir su signatura isotópica (por ejemplo, ²⁰⁶ Pb/ ²⁰⁴ Pb). Esta técnica se analiza con más detalle en el apartado de geoquímica isotópica .

Algunos isótopos naturales son completamente radiogénicos, pero todos ellos son isótopos radiactivos, con vidas medias demasiado cortas para haber existido en la antigüedad y aún estar presentes hoy en día. Por lo tanto, solo se encuentran como productos de desintegración radiogénica, ya sea por procesos de desintegración en curso o por procesos cosmogénicos (inducidos por rayos cósmicos) que los generan en la naturaleza. Otros pocos se producen naturalmente mediante procesos nucleogénicos (reacciones nucleares naturales de otro tipo, como la absorción de neutrones).

Para los isótopos radiogénicos que se desintegran con la suficiente lentitud, o que son isótopos estables , siempre existe una fracción primordial, ya que todos los isótopos suficientemente estables y de larga vida se producen de forma natural en su origen. Una fracción adicional de algunos de estos isótopos también puede producirse radiogénicamente.

El plomo es quizás el mejor ejemplo de una sustancia parcialmente radiogénica, ya que sus cuatro isótopos estables ( ^204Pb , ^206Pb , ^207Pb y ^208Pb ) están presentes primordialmente, en proporciones conocidas y fijas. Sin embargo, el ^204Pb solo está presente primordialmente, mientras que los otros tres isótopos también pueden aparecer como productos de desintegración radiogénica del uranio y el torio . Específicamente, ^{el 206Pb} se forma a partir del ^238U , el ^207Pb a partir ^{del 235U} y el ^208Pb a partir del ^232Th . En rocas que contienen uranio y torio, el exceso de los tres isótopos más pesados ​​del plomo permite datar las rocas, proporcionando así una estimación del tiempo en que la roca se solidificó y el mineral mantuvo fija la proporción de isótopos.

Otro nucleido radiogénico notable es el argón -40, que se forma a partir de potasio radiactivo . Casi todo el argón de la atmósfera terrestre es radiogénico, mientras que el argón primordial es argón-36.

Parte del nitrógeno -14 es radiogénico, procedente de la desintegración del carbono-14 (con una vida media de unos 5700 años), pero el carbono-14 se formó algún tiempo antes a partir del nitrógeno-14 por la acción de los rayos cósmicos.

Otros ejemplos importantes de elementos radiogénicos son el radón y el helio , ambos formados durante la desintegración de elementos más pesados ​​en la roca madre. El radón es completamente radiogénico, ya que tiene una vida media demasiado corta para haber ocurrido primordialmente. El helio, sin embargo, se encuentra en la corteza terrestre primordialmente, dado que tanto el helio-3 como el helio-4 son estables, y pequeñas cantidades quedaron atrapadas en la corteza terrestre durante su formación. El helio-3 es casi completamente primordial (una pequeña cantidad se forma por reacciones nucleares naturales en la corteza). El helio-3 también puede producirse como producto de la desintegración del tritio ( ^³H ), que es un producto de algunas reacciones nucleares, incluida la fisión ternaria . El suministro global de helio (que se encuentra en pozos de gas, así como en la atmósfera) es principalmente (alrededor del 90 % al 99 %) radiogénico, como lo demuestra su enriquecimiento de 10 a 100 veces en helio-4 radiogénico en relación con la proporción primordial de helio-4 a helio-3. Esta última proporción se conoce a partir de fuentes extraterrestres, como algunas rocas lunares y meteoritos, que están relativamente libres de fuentes parentales de helio-3 y helio-4.

Como se observó en el caso del plomo-204, un nucleido radiogénico a menudo no es radiactivo. En este caso, si su nucleido precursor tiene una vida media demasiado corta para haber sobrevivido desde tiempos primordiales, entonces el nucleido padre habrá desaparecido y ahora se le conoce únicamente por un exceso relativo de su descendiente estable. En la práctica, esto ocurre con todos los radionucleidos con vidas medias inferiores a unos 50 a 100 millones de años. Dichos nucleidos se forman en supernovas , pero se conocen como radionucleidos extintos , ya que no se observan directamente en la Tierra hoy en día.

Un ejemplo de radionúclido extinto es el yodo-129 ; se desintegra en xenón-129, un isótopo estable del xenón que aparece en exceso con respecto a otros isótopos de xenón. Se encuentra en meteoritos que se condensaron a partir de la nube de polvo primordial del Sistema Solar y atraparon yodo-129 primordial (vida media de 15,7 millones de años) en algún momento de un período relativamente corto (probablemente menos de 20 millones de años) entre la creación del yodo-129 en una supernova y la formación del Sistema Solar por condensación de este polvo. El yodo-129 atrapado aparece ahora como un exceso relativo de xenón-129. El yodo-129 fue el primer radionúclido extinto que se infirió, en 1960. Otros son el aluminio-26 (también inferido a partir del magnesio-26 adicional encontrado en meteoritos) y el hierro-60.

La siguiente tabla enumera algunos de los sistemas de isótopos radiogénicos más importantes utilizados en geología, ordenados según la vida media decreciente del isótopo radiactivo original. Los valores indicados para la vida media y la constante de desintegración son los valores consensuados actualmente en la comunidad de geología isotópica. ^{[ 1 ]}

** indica el producto de desintegración final de una serie.

Unidades utilizadas en esta tabla: Gyr = gigaaño = 10⁹ ^años ; Myr = megaaño = ^10⁶ años; Kyr = kiloaño = 10³ ^años .

El calentamiento radiogénico se produce como resultado de la liberación de energía térmica por desintegración radiactiva ^{[ 4 ]} durante la producción de nucleidos radiogénicos. Junto con el calor primordial (resultante de la acreción planetaria), el calentamiento radiogénico que ocurre en el manto y la corteza constituye las dos principales fuentes de calor en el interior de la Tierra . ^{[ 5 ]} La mayor parte del calentamiento radiogénico en la Tierra resulta de la desintegración de los núcleos hijos en las cadenas de desintegración del uranio-238 y el torio-232 , y el potasio-40 . ^{[ 6 ]} El calentamiento radiogénico es motivo de gran preocupación en la gestión de residuos radiactivos y se espera que eleve significativamente la temperatura de un repositorio geológico profundo para la disposición a largo plazo de residuos de alta actividad . ^{[ 7 ]}

• Geoneutrino
• Datación radiométrica
• nucleido estable

• Centro Nacional de Desarrollo de Isótopos. Suministro gubernamental de radionúclidos; información sobre isótopos; coordinación y gestión de la producción, disponibilidad y distribución de isótopos.
• Desarrollo y producción de isótopos para investigación y aplicaciones (IDPRA): programa del Departamento de Energía de los Estados Unidos para la producción de isótopos y la investigación y el desarrollo en este campo.