Cerca de 2.000 anos atrás, Plínio, o Jovem, registrou tudo o que viu quando o Monte Vesúvio entrou em erupção, enterrando Pompéia e matando seu tio, Plínio, o Velho. Seu relato fez mais do que preservar a história de um dos desastres vulcânicos mais famosos da história. Ele também registrou informações suficientes sobre quando a erupção ocorreu para dar aos cientistas modernos um ponto de referência histórica incomumente preciso para testar técnicas de datação vulcânica.
Pesquisadores do Centro de Geocronologia de Berkeley, da UC Berkeley, e da Universidade de Pádua, na Itália, agora relatam avanço da ciência Esta referência histórica os ajudou muito a melhorar a precisão da datação argônio-argônio. 24 de agosto de 79 aC Ao calibrar o método de acordo com a data estimada da erupção de , eles fortaleceram o que já era uma das ferramentas mais úteis para determinar a idade das rochas e eventos vulcânicos.
Este avanço poderia ajudar geólogos, paleontólogos e arqueólogos a determinar datas mais confiáveis para eventos no passado da Terra. Isto inclui erupções vulcânicas que ameaçam áreas densamente povoadas em torno da Cidade do México, Nápoles e Yogyakarta, na Indonésia. Uma melhor calibração também poderia ajudar os investigadores a verificar outras técnicas de datação, incluindo a datação por carbono-14 de materiais orgânicos e a datação por urânio-chumbo de rochas que se formaram há milhares de milhões de anos, no início da história da Terra.
Um relógio mais preciso para a história vulcânica
“Se você quiser juntar as peças da história das erupções vulcânicas em tempos relativamente recentes, a exatidão e a precisão realmente importam”, disse o líder do estudo Paul Rainey, professor de ciências da Terra e planetárias em Berkeley e diretor do centro independente de geocronologia de Berkeley. “O estudo mostra que é possível obter esse tipo de exatidão e precisão altamente úteis no campo histórico.”
A precisão mede o quão próxima uma medição está do valor real, enquanto a precisão mede a consistência com que essa medição pode ser reproduzida. Para testar o método de recálculo, os pesquisadores examinaram oito amostras de sanidina, um mineral vulcânico rico em potássio do Vesúvio.
Medições de argônio-argônio antes da análise de minerais em 2025 situaram a erupção em 1.938 ± 13 anos atrás. Com base em evidências históricas preservadas nos escritos de Plínio, o Jovem, os minerais tinham na verdade 1.946 anos. Isso corresponde a uma precisão de 0,7% e uma exatidão de 0,4%.
“Isso nos ajuda a estimar com mais precisão a causalidade entre eventos no registro geológico, por exemplo, formações de impacto de meteoros e extinções em massa”, disse René.
Quase uma década atrás, René usou a datação argônio-argônio para estabelecer as idades precisas dos impactos dos meteoros, das principais erupções vulcânicas na Índia e da extinção dos dinossauros. Esses três eventos ocorreram com apenas algumas dezenas de milhares de anos de diferença, cerca de 66 milhões de anos atrás. Essas medições reforçaram a ideia de que o impacto do asteroide intensificou a atividade vulcânica, criando um golpe duplo que contribuiu para a extinção de todos os dinossauros não-aviários.
A data de Plínio ajuda a refinar o relógio radioativo
A estudante de pós-graduação Caroline Hasler também examinou de perto os registros históricos em torno da erupção do Vesúvio. O seu trabalho permitiu à equipa validar a data de 24 de agosto dada a Plínio, o Jovem, no prazo de dois meses.
Essa restrição histórica ajudou os pesquisadores a melhorar as medições da meia-vida que governa a decomposição do potássio-40 em argônio-40, o processo subjacente à datação argônio-argônio. A meia-vida revisada é de 12,044 bilhões de anos, mais ou menos 0,088 bilhão, tornando-a duas vezes mais precisa que o valor anterior obtido pela física nuclear.
A pedra-pomes de Oplontis fornece melhores espécimes
René e seus colegas começaram a testar a datação argônio-argônio em 79 aC. A sanidina já havia sido utilizada a partir da pedra-pomes gerada durante a erupção. depois deles Análise de 1997Ele previu que trabalhos futuros poderiam reduzir a incerteza para menos de 1%.
Eles agora alcançaram esse objetivo com a ajuda de melhores amostras de pedra-pomes, espectrômetros de massa mais avançados e métodos atualizados de irradiação de nêutrons.
A datação argônio-argônio é baseada na decadência radioativa natural do potássio-40 em argônio-40 na rocha vulcânica. O argônio-40 geralmente não está presente nos minerais antes de eles entrarem em erupção. Os pesquisadores expõem amostras de rochas a nêutrons, fazendo com que o isótopo não radioativo de potássio potássio-39 se converta em argônio-39. Eles então medem as quantidades relativas de argônio-40 e argônio-39. Uma proporção maior de argônio-40 indica uma amostra mais antiga.
Em 1998, o coautor Andrea Marzoli, da Universidade de Pádua, coletou nova pedra-pomes em Oplontis, outro assentamento romano soterrado pela erupção. Estas amostras continham mais potássio do que as amostras utilizadas anteriormente e vieram de material ejetado durante o início da erupção.
Por que a pedra-pomes mais antiga é importante?
O magma abaixo de um estratovulcão como o Vesúvio pode se separar em camadas. O ferro e o magnésio concentram-se perto do fundo da câmara magmática, enquanto elementos mais solúveis, como o potássio, permanecem perto do topo.
Devido a esta composição, o magma rico em potássio é geralmente um dos primeiros materiais a ser expelido durante uma erupção. Portanto, ele se deposita próximo ao fundo da cinza e da pedra-pomes resultantes. As amostras de Marzoli vieram desses depósitos inferiores, tornando-as particularmente valiosas para datação argônio-argônio.
Apesar de seu potencial, as amostras foram armazenadas e não analisadas por décadas. Há vários anos, os estudantes de pós-graduação Hasler, Anthony Fuentes e Andy Tholt, trabalhando com o colega de pós-doutorado Jack Carter no laboratório de Rainey, propuseram devolver o material de quase 30 anos de Marzoli para ver se poderia melhorar a medição de 1997.
Os pesquisadores já haviam publicado trabalhos com o objetivo de equilibrar a datação argônio-argônio com a datação urânio-chumbo, os dois métodos mais utilizados para determinar a idade das rochas. Conseguir uma calibração mais precisa da datação argônio-argônio foi uma parte importante desse esforço maior.
“Eles criaram um plano bayesiano – publicado em 2025 – para intercalibrar esses dois geocronômetros mais importantes que temos, que há anos não nos dão resultados consistentes”, disse René.
As medições do Vesúvio de 1997 foram incluídas nessa primeira calibração, mas as suas incertezas eram tão grandes que tiveram relativamente pouca influência no resultado final. As novas medidas refinadas do Vesúvio têm muito peso.
René disse: “Foi realmente uma combinação de samples melhores, ganho instrumental e um esforço mais concentrado. Todas essas coisas vieram juntas.” Ele credita ao coautor Bill Cassata um papel importante no desenvolvimento da estratégia analítica e da análise de dados.
Reexaminando a data da erupção do Vesúvio
Antes que a equipe pudesse usar a erupção como uma referência confiável, Hassler precisava resolver um desacordo de longa data sobre quando o Vesúvio entrou em erupção.
Alguns historiadores propuseram que a erupção ocorreu depois de 79 AC. Aconteceu no outono de. O seu argumento baseia-se, em parte, numa moeda recuperada em Pompeia, que ele acredita poder ter sido cunhada apenas em Setembro.
Hasler comparou a moeda com outras moedas romanas do mesmo período e concluiu que provavelmente foi cunhada antes de setembro. Os pesquisadores ainda permitiram dois meses de incerteza em torno da data da erupção. Essa incerteza teve pouco efeito na calibração da técnica de datação, mas foi significativa na determinação da meia-vida do potássio-40.
Conectando os diferentes métodos de datação da Terra
René disse que a maior exatidão e precisão da datação argônio-argônio deve torná-la particularmente útil para calibrar a datação por radiocarbono. A datação por radiocarbono é a técnica predominante para determinar a idade de materiais orgânicos como a madeira, quando eles têm menos de 55.000 anos.
“Esperamos realmente unificar vários métodos de datação geológica usando a mesma matemática, a mesma abordagem bayesiana e trazendo mais dados e mais observações brutas para essa mistura”, disse ele. “Mas a datação argônio-argônio sempre será um padrão – será uma calibração importante nesse sentido.”
Juntamente com a melhoria da calibração do método de datação por argônio/argônio, René disse que as descobertas estabelecem uma nova referência para a precisão com que a técnica pode determinar a idade de erupções vulcânicas relativamente recentes. Os resultados mostram que a datação argônio-argônio pode agora atingir precisão decenal para eventos que ocorreram na história registrada.
Este trabalho foi financiado pela National Science Foundation (2102788, 2030393), pela Ann and Gordon Getty Foundation e pelo Berkeley Geochronology Center.
