Các đồng vị phóng xạ đã tồn tại ngay ở giây đầu tiên của Vụ nổ Big Bang và cho đến nay chúng đang trải qua thời kỳ trẻ hóa thứ hai nhờ những khám phá được khởi xướng từ những năm đầu thế kỷ 20. Mặc dù, việc ứng dụng bức xạ ion hóa hiện nay chủ yếu liên quan đến năng lượng hạt nhân, chẩn đoán và điều trị ung thư, cũng như các ứng dụng giảm thiểu phơi nhiễm phóng xạ, nhưng cũng có nhiều ứng dụng khác, chưa được phổ biến như các ứng dụng xoay quanh…không khí, đất, đá và hóa thạch!
Hóa thạch phóng xạ
Các đồng vị phóng xạ, phát ra bức xạ đặc trưng, có thể đánh dấu vật liệu. Đây không phải là đánh dấu nhân tạo, mà là kỹ thuật sử dụng các đồng vị phổ biến trong môi trường tự nhiên. Mọi vật thể xung quanh môi trường sống của con người đều chứa đựng các thành phần tự nhiên và điển hình của các đồng vị phóng xạ. Chúng giữ mối quan hệ nhất định với nhau và tạo thành tổ hợp đặc trưng cho vật thể đó, như một dạng “vân tay”. Việc nghiên cứu tỷ lệ đồng vị đã mở ra một “phổ nghiên cứu” mới, khác với các phương pháp nghiên cứu thông thường đã được mô tả trong sách giáo khoa hàn lâm. Nói một cách đơn giản, đây là một lĩnh vực hoàn toàn mới, mang lại nhiều ứng dụng giải quyết các vấn đề phức tạp hiện nay.
Ứng dụng đối với “không khí”
Ngay cả không khí tinh khiết nhất cũng chứa các đồng vị phóng xạ tự nhiên, như sự phát tán của radon Rn-222 từ mặt đất. Các đồng vị được sinh ra từ sự phân rã phóng xạ của radon, như Pb-210 và Po-210, có thể được gắn vào các sol khí và vận chuyển ngay cả trong khoảng cách xa.
Mức độ tích tụ của Po-210 liên quan đến đồng vị Pb-210 phụ thuộc vào thời gian cư trú của sol khí trong khí quyển. Do đó, tỷ lệ đồng vị Po-210/Pb-210 chính là đồng hồ xác định thời gian tồn tại của sol khí, hay nói cách khác là tuổi của chúng. Các sol nhỏ mịn có đường kính nhỏ hơn 1μm, thường di động hơn, có thể ở trong tầng đối lưu đến một tháng, trong khi những sol nhỏ có đường kính 10 μm chỉ có thể ở đó trong vài giờ. Do đó, phương pháp ứng dụng đồng vị phóng xạ này có thể truy vết được các nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí bằng cách theo dõi tỷ lệ đồng vị đó khi thêm vào không khí bị ô nhiễm và chứa các thành phần bổ sung.
Ứng dụng đối với “thiên thạch”
Các vật thể địa chất trong không gian, như vỏ Trái đất, chứa các đồng vị phóng xạ tự nhiên, mặc dù khá khác nhau. Thành phần của các đồng vị và tỷ lệ trộn lẫn cũng là đặc trưng cho từng dạng vật chất. Các thiên thạch được tìm thấy trên Trái đất cung cấp rất nhiều kiến thức về thành phần vật thể trong hệ mặt trời. Chính vì vậy, kỹ thuật hạt nhân có vai trò quan trọng trong các nghiên cứu đó khi có thể cung cấp thông tin về tuổi của thiên thạch và chỉ ra nguồn gốc của chúng.
Ứng dụng đối với “hóa thạch phóng xạ”
Các kỹ thuật hạt nhân có thể chỉ ra được rất nhiều dấu vết về sự sống trong quá khứ thông qua các hóa thạch của động vật hoặc thực vật trong vỏ Trái đất. Các hóa thạch này có thể có tính phóng xạ cao hơn lớp đá trầm tích bao quanh chúng. Thành phần của đồng vị phóng xạ trong cấu trúc của hóa thạch hoàn toàn khác với thành phần có trong các lớp đá xung quanh.
Các chất hữu cơ bị phân hủy tạo ra các điều kiện hóa lý đặc trưng, tích tụ một số nguyên tố, như phốt pho hoặc uranium. Khi nồng độ uranium (bao gồm cả các đồng vị phóng xạ của nguyên tố này) cao hơn sẽ tạo ra nồng độ các dẫn xuất chuỗi tự nhiên cao hơn. Chúng lại trải qua quá trình biến đổi phóng xạ thành các đồng vị khác và kết hợp thành lượng vật chất có độ phóng xạ cao hơn. Điều quan trọng nữa là quá trình phốt phát hóa tự nhiên tạo điều kiện cố định các mô mềm, mà trong điều kiện bình thường sẽ không bao giờ bị hóa thạch. Kết quả là, hóa thạch phóng xạ được bảo quản rất tốt, kể cả các mô cơ (nhuyễn thể sống) hoặc siphon.
Từ khóa: Hóa thạch phóng xạ; sol khí; đánh dấu đồng vị.
– CMD&DND –
