Što je radiokarbonna analiza?

Radiokarbonska analiza je promijenila percepciju posljednjih 50.000 godina. Profesor Willard Libby prvi ga je demonstrirao 1949. godine, zbog čega je kasnije nagrađen Nobelovom nagradom.

Metoda datiranja

Bit radioaktivne analize je usporedba tri različita izotopa ugljika. Izotopi određenog elementa imaju isti broj protona u jezgri, ali različit broj neutrona. To znači da, s velikom kemijskom sličnošću, imaju različite mase.

Ukupna masa izotopa označena je numeričkim indeksom. Dok su lakši izotopi ¹²C i ¹³Sa stabilnim, najtežim izotopom ¹⁴C (radio karbon) je radioaktivan. Njegova je jezgra toliko velika da je nestabilna.

S vremenom ¹⁴C - osnova radiokarbonske analize - razgrađuje se u dušik ¹⁴N. Većina ugljika-14 je stvorena u gornjoj atmosferi, gdje neutroni, nastali djelovanjem kozmičkih zraka, reagiraju s atomima ¹⁴N.

Zatim se oksidira ¹⁴CO₂, prodire u atmosferu i miješa ¹²CO₂ i ¹³CO₂. Ugljikov dioksid koriste biljke u procesu fotosinteze, a odatle prolazi kroz prehrambeni lanac. Stoga će svaka biljka i životinja u ovom lancu (uključujući ljude) imati jednaku količinu ¹⁴C u usporedbi s ¹²C u atmosferi (omjer ¹⁴s:¹²C).

Ograničenja metode

Kada žive stvari umiru, tkivo više nije zamijenjeno, a radioaktivno raspadanje ¹⁴C postaje eksplicitno. U 55 tisuća godina ¹⁴C se razgrađuje tako da se njezini ostaci više ne mogu mjeriti.

Što je radiokarbonna analiza? Radioaktivni raspad može se koristiti kao "sat" jer ne ovisi o fizičkim (primjerice, temperaturi) i kemijskim (npr., sadržaj vode) uvjetima. U 5.730 godina, polovica ¹⁴C u uzorku.

Stoga, ako je odnos ¹⁴C:¹²C u trenutku smrti i današnjeg omjera, onda možete izračunati koliko je vremena prošlo. Nažalost, nije ih lako odrediti.

Radio-karbonna analiza: pogreška

Broj ¹⁴C u atmosferi, dakle, u biljkama i životinjama, nije uvijek bio trajni. Na primjer, varira ovisno o tome koliko kozmičkih zraka dopire do Zemlje. Ovisi o sunčevoj aktivnosti i magnetskom polju našeg planeta.

Srećom, moguće je izmjeriti ove oscilacije u uzorcima datiranim drugim metodama. Može se izračunati godišnji prsten stabala i promjena njihovog sadržaja radioaktivnog ugljika. Iz tih podataka može se izraditi "kalibracijska krivulja".

Trenutačno se planira proširiti i poboljšati. U 2008. godini samo datumi radio-ugljika mogu se kalibrirati na 26.000 godina. Danas je krivulja produžena do 50.000 godina.

Što se može mjeriti?

Nisu svi materijali datirani ovom metodom. Većina, ako ne i svih, organskih spojeva omogućuju analizu radio-karbona. Neke anorganske tvari, kao što je aragonitna komponenta ljuske, također se mogu datirati, budući da je ugljik korišten za stvaranje minerala.

Materijali koji su datirani od metode izrađeni su ugljen, stablo, grane, sjeme, kosti, školjke, koža, treset, mulj, tlo, kosa, keramika, pelud, zidne slike, koralji, ostaci krvi, tkiva, papira, pergamenta, smole i vode.

Radiokarbonska analiza metala je nemoguća ako ne sadrži ugljik-14. Iznimka je od željeznih proizvoda, čija proizvodnja koristi ugljen.

Dvostruki račun

Zbog te komplikacije, datumi radioaktivnih ugljika prikazani su na dva načina. Necalibrirana mjerenja daju se brojem godina prije 1950. godine (BP). Kalibrirani datumi također se prikazuju kao BC. e, i poslije, kao i korištenjem jedinice calBP (kalibriran do danas, do 1950.). Ovo je "najbolja procjena" stvarne dobi uzorka, no potrebno je vratiti se na stare podatke i kalibrirati, jer nova istraživanja stalno ažuriraju krivulju umjeravanja.

Količina i kvaliteta

Druga poteškoća je izuzetno niska prevalencija ¹⁴C. Samo je 0.0000000001% ugljika u suvremenoj atmosferi ¹⁴C, što uzrokuje nevjerojatne poteškoće pri mjerenjima i iznimno je osjetljivo na onečišćenje.

U ranijim godinama, radiokarbonna analiza produkata razgradnje zahtijevala je ogromne uzorke (na primjer, polovica ljudske bedrene kosti). Mnogi laboratoriji sada koriste maseni spektrometar s akceleratorom (AMS) koji može detektirati i mjeriti prisutnost različitih izotopa, a također izračunati broj pojedinačnih ugljikovih atoma -14.

Ova metoda zahtijeva manje od 1 g koštanog tkiva, ali samo nekoliko zemalja može priuštiti više od jednog ili dva AMS čija vrijednost prelazi 500 tisuća dolara. Na primjer, Australija ima samo 2 takva uređaja koji su sposobni za analizu radio-karbonata i oni su nedostižni za većinu zemalja u razvoju.

Čistoća je ključ točnosti

Uz to, uzorke treba temeljito očistiti od onečišćenja ugljika od ljepila i tla. To je osobito važno za vrlo stare materijale. Ako je 1% elementa u uzorku od 50 tisuća godina iz modernog zagađivača dat će se kao četrdesetogodišnjak.

Zbog toga istraživači stalno razvijaju nove metode za učinkovito čišćenje materijala. Oni mogu imati značajan utjecaj na rezultat, koji daje analizu radio-karbona. Točnost metode znatno je povećana s razvojem nove metode čišćenja s ABOx-SC aktivnim ugljikom. To je, na primjer, omogućilo odgodu datuma dolaska prvih ljudi u Australiju za više od 10 tisuća godina.

Radio-karbonna analiza: kritika

Metoda, koja dokazuje da je više od 10 tisuća godina, spomenuta u Bibliji, više puta kritizirali kreacionisti od vremena nastanka Zemlje. Na primjer, oni tvrde da je više od 50 tisuća. Godina, ne bi trebalo biti ugljik-14 uzoraka, no u ugljen, nafta i prirodni plin, dobi, pretpostavlja se da je stara milijune godina, sadrži mjerljive količine tog izotopa, što potvrđuje analizu metodom radioaktivnog ugljika. Mjerna pogreška s više pozadinskih zračenja iz kojih se ne može riješiti u laboratoriju. To jest, uzorak u kojem nema atom radioaktivnog ugljika dat će datum od 50.000 godina. Međutim, ova činjenica ne dovodi u pitanje datiranje predmeta i, štoviše, ne ukazuje na to da su ulje, ugljen i prirodni plin mlađi od ove dobi.

Creacionisti također primjećuju neke odditije u analizi radioakarbonata. Primjerice, datiranje slatkovodnih mekušaca određivalo je svoje doba većom od 2000 godina, što prema njihovom mišljenju diskreditira na ovu metodu. U stvari, utvrđeno je da mekušci dobivaju većinu ugljika od vapnenca i humusa, sadržaja ¹⁴C u kojem je vrlo niska, budući da su ti minerali vrlo stariji i nemaju pristup zračnom ugljiku. Radiokarbonska analiza, čija se točnost u ovom slučaju može ispitati, inače odgovara stvarnosti. Drvo, na primjer, nema takav problem, jer biljke primaju ugljik izravno iz zraka, koji sadrži punu dozu ¹⁴C.

Drugi argument protiv metode je činjenica da stabla mogu formirati više od jednog prstena u jednoj godini. To je istina, ali češće se događa da uopće ne formiraju godišnje prstenove. Na bazi smreke, na temelju kojeg se većina mjerenja izvodi, ima 5% manje prstenova od stvarne dobi.

Postavljanje datuma

Radiokarbonska analiza nije samo metoda, nego i uzbudljivo otkriće u našoj prošlosti i sadašnjosti. Metoda je omogućila arheologima pronalaženje nalaza kronološkim redom bez potrebe za pisanim zapisima ili kovanicama.

U 19. i početkom 20. stoljeća, nevjerojatno strpljivi i oprezni arheolozi povezali su keramike i kamene alate različitih zemljopisnih regija traženjem sličnosti u obliku i uzorcima. Zatim, pomoću ideje da su stilovi objekata evoluirali i postali složenije s vremenom, mogli bi ih staviti u red.

Tako su grčke grobnice (poznate pod imenom tolots) smatrale su prethodnik takvih struktura na škotskom otoku Meißhau. To je podupiralo ideju da su klasične civilizacije Grčke i Rima bile u središtu svih inovacija.

Međutim, kao rezultat radio-karbonske analize utvrđeno je da su škotske grobnice bile tisućama godina starije od grčkih grobnica. Sjeverni barbari mogli su dizajnirati složene strukture, slično klasičnim.

Ostali poznati projekt bio je dodjela Pokrova Torina do srednjovjekovnog razdoblja, datiranje svitaka s Mrtvog mora u vrijeme Krista, a nekoliko kontroverznih ličnosti u periodizaciji špilje 38.000 godina kalBP (oko 32.000 BP), tisuće godina ranije nego što se očekivalo.

Radiokarbonska analiza također je korištena za određivanje vremena izumiranja mamuta i pridonijela kontroverzi nad suvremenim ljudima i neandertalcima koji su ispunili ili ne.

izotop ¹⁴C se koristi ne samo za određivanje dobi. Metoda radiokarbonske analize omogućuje vam da istražite cirkulaciju oceana i pratite kretanje lijekova diljem tijela, ali to je još jedna tema.