Radiougljična analiza promijenila je naše razumijevanje posljednjih 50.000 godina. Profesor Willard Libby to je prvi put demonstrirao 1949., za što je kasnije dobio Nobelovu nagradu.
Način upoznavanja
Suština radiougljične analize je usporedba tri različita izotopa ugljika. Izotopi pojedinog elementa imaju isti broj protona u jezgri, ali različit broj neutrona. To znači da unatoč velikoj kemijskoj sličnosti, imaju različite mase.
Ukupna masa izotopa označena je numeričkim indeksom. Dok su lakši izotopi 12C i 13C stabilni, najteži izotop 14C (radiougljik) je radioaktivan. Njegova jezgra je toliko velika da je nestabilna.
Tijekom vremena, 14C, osnova radiokarbonskog datiranja, raspada se u dušik 14N. Većina ugljika-14 stvara se u gornjoj atmosferi, gdje neutroni proizvedeni kozmičkim zrakama reagiraju s atomima 14N.
Potom oksidira u 14CO2, ulazi u atmosferu i miješa se s 12 CO2 i 13CO2. Koristi se ugljični dioksidbiljke tijekom fotosinteze i odatle kroz prehrambeni lanac. Stoga će svaka biljka i životinja u ovom lancu (uključujući ljude) imati jednaku količinu 14C u usporedbi s 12C u atmosferi (omjer14S:12S).
Ograničenja metode
Kada živa bića umru, tkivo se više ne zamjenjuje i radioaktivni raspad 14C postaje očit. Nakon 55 000 godina, 14C je toliko raspao da se njegovi ostaci više ne mogu izmjeriti.
Što je radiokarbonsko datiranje? Radioaktivni raspad se može koristiti kao "sat" budući da je neovisan o fizičkim (npr. temperatura) i kemijskim (npr. sadržaj vode) uvjetima. Polovica 14C sadržanog u uzorku raspada se za 5730 godina.
Dakle, ako znate omjer 14C:12C u trenutku smrti i današnji omjer, tada možete izračunati koliko je vremena prošlo. Nažalost, nije ih tako lako identificirati.
Radiougljična analiza: margina pogreške
Količina 14C u atmosferi, dakle u biljkama i životinjama, nije uvijek bila konstantna. Na primjer, varira ovisno o tome koliko kozmičkih zraka stiže do Zemlje. Ovisi o sunčevoj aktivnosti i magnetskom polju našeg planeta.
Srećom, moguće je izmjeriti ove fluktuacije u uzorcima datirani drugim metodama. Možete prebrojati godišnje godove stabala i promjenu njihovog sadržajaradiougljik. Iz ovih podataka može se konstruirati "kalibracijska krivulja".
Trenutno se radi na njegovom proširenju i poboljšanju. Godine 2008. mogli su se kalibrirati samo radiokarbonski datumi do 26.000 godina. Danas je krivulja proširena na 50.000 godina.
Što se može izmjeriti?
Ne mogu se svi materijali datirati ovom metodom. Većina, ako ne i svi, organski spojevi omogućuju radiokarbonsko datiranje. Neki anorganski materijali, kao što je aragonit komponenta školjki, također se mogu datirati, budući da je ugljik-14 korišten u formiranju minerala.
Materijali koji su datirani od početka metode uključuju drveni ugljen, drvo, grančice, sjemenke, kosti, školjke, kožu, treset, mulj, tlo, kosu, keramiku, pelud, zidne slike, koralje, ostatke krvi, tkanina, papir, pergament, smola i voda.
Radiougljična analiza metala nije moguća ako ne sadrži ugljik-14. Iznimka su proizvodi od željeza, koji se proizvode od ugljena.
Dvostruki broj
Zbog ove komplikacije, radiokarbonski datumi su predstavljeni na dva načina. Nekalibrirana mjerenja data su u godinama prije 1950. (BP). Kalibrirani datumi su također prikazani kao BC. e., i poslije, kao i korištenje calBP jedinice (kalibrirane do danas, prije 1950.). Ovo je "najbolja procjena" stvarne starosti uzorka, no potrebno je moći se vratitistare podatke i kalibrirajte ih dok nove studije stalno ažuriraju krivulju kalibracije.
Količina i kvaliteta
Druga poteškoća je izuzetno niska prevalencija 14S. Samo 0,0000000001% ugljika u današnjoj atmosferi je 14C, što ga čini nevjerojatno teškim za mjerenje i iznimno osjetljivim na onečišćenje.
U ranim godinama, radiokarbonska analiza produkata raspadanja zahtijevala je ogromne uzorke (npr. pola ljudske bedrene kosti). Mnogi laboratoriji sada koriste akceleratorski maseni spektrometar (AMS), koji može otkriti i mjeriti prisutnost različitih izotopa, kao i brojati pojedinačne atome ugljika-14.
Ova metoda zahtijeva manje od 1 grama kosti, ali nekoliko zemalja može priuštiti više od jednog ili dva AMS-a, koji koštaju više od 500.000 dolara. Na primjer, Australija ima samo 2 ova instrumenta sposobna za radiokarbonsko datiranje, a oni su izvan dosega većeg dijela svijeta u razvoju.
Čistoća je ključ točnosti
Osim toga, uzorci moraju biti pažljivo očišćeni od onečišćenja ugljikom s ljepila i zemlje. To je posebno važno za vrlo stare materijale. Ako 1% elementa u uzorku starom 50 000 godina potječe od modernog zagađivača, on će biti datiran kao star 40 000 godina.
Iz tog razloga istraživači neprestano razvijaju novemetode za učinkovito čišćenje materijala. Oni mogu imati značajan utjecaj na rezultat koji daje radiokarbonska analiza. Točnost metode značajno je porasla razvojem nove metode čišćenja aktivnim ugljenom ABOx-SC. To je omogućilo, na primjer, da se datum dolaska prvih ljudi u Australiju odgodi za više od 10 tisuća godina.
Radiokarbonska analiza: kritika
Metodu koja dokazuje da je od postanka Zemlje prošlo mnogo više od 10 tisuća godina, a koja se spominje u Bibliji, kreacionisti su u više navrata kritizirali. Na primjer, oni tvrde da bi uzorci unutar 50.000 godina trebali biti bez ugljika-14, ali ugljen, nafta i prirodni plin, za koje se vjeruje da su stari milijunima godina, sadrže mjerljive količine ovog izotopa, što je potvrđeno radiokarbonskim datiranjem. Pogreška mjerenja u ovom slučaju veća je od pozadinskog zračenja, što se ne može eliminirati u laboratoriju. Odnosno, uzorak koji ne sadrži niti jedan atom radioaktivnog ugljika pokazat će datum od 50 tisuća godina. Međutim, ta činjenica ne dovodi u pitanje datiranje predmeta, a još više ne ukazuje da su nafta, ugljen i prirodni plin mlađi od ove dobi.
Također, kreacionisti primjećuju neke neobičnosti u radiokarbonskom datiranju. Primjerice, datiranje slatkovodnih mekušaca odredilo je njihovu starost preko 2000 godina, što, po njihovom mišljenju, diskreditira ovu metodu. U stvari, otkriveno je da školjke većinu svog ugljika dobivaju iz vapnenca i humusa, koji imaju vrlo malo 14C, budući da su ti minerali vrlo stari i nemaju pristupzračni ugljik. Radiokarbonska analiza, čija se točnost u ovom slučaju može dovesti u pitanje, inače je istinita. Drvo, na primjer, nema ovaj problem, jer biljke dobivaju ugljik izravno iz zraka, koji sadrži punu dozu 14C.
Još jedan 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 tvore prstenove rasta. Bor od čekinja, na kojem se temelji većina mjerenja, ima 5% manje kolutova od svoje stvarne starosti.
Postavljanje datuma
Radiokarbonska analiza nije samo metoda, već i uzbudljiva otkrića u našoj prošlosti i sadašnjosti. Metoda je omogućila arheolozima da rasporede nalaze kronološkim redom bez potrebe za pisanim zapisima ili novčićima.
U 19. i ranom 20. stoljeću, nevjerojatno strpljivi i pažljivi arheolozi povezivali su keramiku i kameno oruđe iz različitih geografskih područja tražeći sličnosti u obliku i uzorcima. Zatim, koristeći ideju da se stilovi objekata razvijaju i postaju složeniji tijekom vremena, mogli su ih postaviti u red.
Tako su se velike grobnice s kupolom (poznate kao tholos) u Grčkoj smatrale pretečama sličnih građevina na škotskom otoku Maeshowe. To je poduprlo ideju da su klasične civilizacije Grčke i Rima bile u središtu svih inovacija.
Međutim, uKao rezultat radiokarbonske analize, pokazalo se da su škotske grobnice tisućama godina starije od grčkih. Sjeverni barbari bili su sposobni projektirati složene strukture slične klasičnim.
Drugi značajni projekti bili su dodjeljivanje Torinskog platna srednjovjekovnom razdoblju, datiranje svitaka s Mrtvog mora u Kristovo vrijeme i pomalo kontroverzna periodizacija crteža u špilji Chauvet na 38.000 calBP (oko 32 000 BP), tisućama godina ranije nego što se očekivalo.
Radiougljična analiza također je korištena za određivanje vremena izumiranja mamuta i pridonijela je raspravi o tome jesu li se moderni ljudi i neandertalci sreli ili ne.
Izotop 14S koristi se ne samo za određivanje dobi. Metoda radiokarbonske analize omogućuje nam proučavanje cirkulacije oceana i praćenje kretanja lijekova po cijelom tijelu, ali to je tema za drugi članak.
