Analiza radiocarbonului ne-a schimbat înțelegerea în ultimii 50.000 de ani. Profesorul Willard Libby a demonstrat-o pentru prima dată în 1949, pentru care a fost distins ulterior cu Premiul Nobel.
Metoda de întâlnire
Esența analizei radiocarbonului este compararea a trei izotopi diferiți ai carbonului. Izotopii unui anumit element au același număr de protoni în nucleu, dar un număr diferit de neutroni. Aceasta înseamnă că, în ciuda similitudinii lor chimice mari, au mase diferite.
Masa totală a unui izotop este indicată de un index numeric. În timp ce izotopii mai ușori 12C și 13C sunt stabili, cel mai greu izotop 14C (radiocarbon) este radioactiv. Miezul său este atât de mare încât este instabil.
De-a lungul timpului, 14C, baza datarii cu radiocarbon, se descompune în azot 14N. Majoritatea carbonului-14 este creat în atmosfera superioară, unde neutronii produși de razele cosmice reacționează cu atomii 14N.
Apoi se oxidează la 14CO2, intră în atmosferă și se amestecă cu 12 CO2 și 13CO2. Se folosește dioxid de carbonplantele în timpul fotosintezei și de acolo prin lanțul trofic. Prin urmare, fiecare plantă și animal din acest lanț (inclusiv oamenii) va avea o cantitate egală de 14C în comparație cu 12C în atmosferă (raport14S:12S).
Limitări ale metodei
Când ființele vii mor, țesutul nu mai este înlocuit și dezintegrarea radioactivă devine evidentă 14C. După 55.000 de ani, 14C s-a degradat atât de mult încât rămășițele sale nu mai pot fi măsurate.
Ce este datarea cu radiocarbon? Dezintegrarea radioactivă poate fi folosită ca „ceas”, deoarece este independentă de condițiile fizice (de exemplu, temperatură) și chimice (de exemplu, conținutul de apă). Jumătate din 14C conținut în eșantion se descompune în 5730 de ani.
De aceea, dacă cunoașteți raportul 14C:12C la momentul morții și raportul de astăzi, atunci puteți calcula cat timp a trecut. Din păcate, nu este atât de ușor să le identifici.
Analiza radiocarbonului: marja de eroare
Cantitatea de 14C în atmosferă, prin urmare în plante și animale, nu a fost întotdeauna constantă. De exemplu, variază în funcție de câte raze cosmice ajung pe Pământ. Depinde de activitatea solară și de câmpul magnetic al planetei noastre.
Din fericire, este posibil să se măsoare aceste fluctuații în eșantioane datate prin alte metode. Puteți număra inelele anuale ale copacilor și modificarea conținutului lorradiocarbon. Din aceste date, se poate construi o „curbă de calibrare”.
În prezent, se lucrează pentru extinderea și îmbunătățirea acestuia. În 2008, doar date cu radiocarbon de până la 26.000 de ani au putut fi calibrate. Astăzi, curba a fost extinsă la 50.000 de ani.
Ce se poate măsura?
Nu toate materialele pot fi datate cu această metodă. Majoritatea, dacă nu toți, compușii organici permit datarea cu radiocarbon. Unele materiale anorganice, cum ar fi componenta aragonită a cochiliilor, pot fi, de asemenea, datate, deoarece carbonul-14 a fost folosit la formarea mineralului.
Materialele care au fost datate de la începutul metodei includ cărbune, lemn, crenguțe, semințe, oase, scoici, piele, turbă, nămol, pământ, păr, ceramică, polen, picturi murale, corali, resturi de sânge, țesătură, hârtie, pergament, rășină și apă.
Analiza cu radiocarbon a unui metal nu este posibilă dacă acesta nu conține carbon-14. Excepție fac produsele din fier, care sunt fabricate cu cărbune.
Numărare dublă
Din cauza acestei complicații, datele cu radiocarbon sunt prezentate în două moduri. Măsurătorile necalibrate sunt date în anii anteriori anului 1950 (BP). Datele calibrate sunt, de asemenea, prezentate ca BC. e., și după, precum și utilizarea unității calBP (calibrată până în prezent, înainte de 1950). Aceasta este o „cea mai bună estimare” a vârstei efective a eșantionului, dar este necesar să se poată reveni ladate vechi și calibrați-le pe măsură ce studiile noi continuă să actualizeze curba de calibrare.
Cantitate și calitate
A doua dificultate este prevalența extrem de scăzută a 14С. Doar 0,0000000001% din carbonul din atmosfera actuală este 14C, ceea ce îl face incredibil de dificil de măsurat și extrem de sensibil la poluare.
În primii ani, analiza cu radiocarbon a produselor de descompunere a necesitat mostre uriașe (de exemplu, jumătate de femur uman). Multe laboratoare folosesc acum spectrometrul de masă accelerator (AMS), care poate detecta și măsura prezența diverșilor izotopi, precum și poate număra atomi individuali de carbon-14.
Această metodă necesită mai puțin de 1 gram de os, dar puține țări își pot permite mai mult de unul sau două AMS, care costă mai mult de 500.000 USD. De exemplu, Australia are doar două dintre aceste instrumente capabile de datare cu radiocarbon și sunt dincolo de accesul multor țări în curs de dezvoltare.
Curățenia este cheia preciziei
În plus, mostrele trebuie curățate cu atenție de contaminarea cu carbon de adeziv și pământ. Acest lucru este deosebit de important pentru materialele foarte vechi. Dacă 1% dintr-un element dintr-o probă veche de 50.000 de ani provine dintr-un poluant modern, acesta va fi datat ca vechi de 40.000 de ani.
Din acest motiv, cercetătorii dezvoltă constant noimetode de curățare eficientă a materialelor. Ele pot avea un impact semnificativ asupra rezultatului pe care îl oferă analiza radiocarbonului. Precizia metodei a crescut semnificativ odată cu dezvoltarea unei noi metode de curățare cu cărbune activ ABOx-SC. Acest lucru a făcut posibilă, de exemplu, amânarea cu peste 10 mii de ani a datei sosirii primilor oameni în Australia.
Analiza radiocarbonului: critici
Metoda care dovedește că au trecut mult mai mult de 10 mii de ani de la începutul Pământului, menționată în Biblie, a fost criticată în mod repetat de creaționiști. De exemplu, ei susțin că în 50.000 de ani probele ar trebui să fie lipsite de carbon-14, dar cărbunele, petrolul și gazele naturale, despre care se crede că au milioane de ani, conțin cantități măsurabile din acest izotop, ceea ce este confirmat de datarea cu radiocarbon. Eroarea de măsurare în acest caz este mai mare decât radiația de fond, care nu poate fi eliminată în laborator. Adică, o probă care nu conține un singur atom de carbon radioactiv va arăta o dată de 50 de mii de ani. Cu toate acestea, acest fapt nu pune sub semnul întrebării datarea obiectelor și, cu atât mai mult, nu indică faptul că petrolul, cărbunele și gazele naturale sunt mai tinere decât această vârstă.
De asemenea, creaționiștii remarcă unele ciudățenii în datarea cu radiocarbon. De exemplu, datarea moluștelor de apă dulce a determinat vârsta lor să fie de peste 2.000 de ani, ceea ce, în opinia lor, discreditează această metodă. De fapt, s-a descoperit că crustaceele obțin cea mai mare parte din carbon din calcar și humus, care au un conținut foarte scăzut de 14C, deoarece aceste minerale sunt foarte vechi și nu au acces lacarbon de aer. Analiza radiocarbonului, a cărei acuratețe în acest caz poate fi pusă la îndoială, este altfel adevărată. Lemnul, de exemplu, nu are această problemă, deoarece plantele primesc carbon direct din aer, care conține o doză completă de 14C.
Un alt argument împotriva metodei este faptul că copacii pot forma mai mult de un inel într-un an. Acest lucru este adevărat, dar mai des se întâmplă să nu formeze inele de creștere deloc. Pinul bristlecone, de la care se bazează majoritatea măsurătorilor, are cu 5% mai puține inele decât vârsta reală.
Setarea datei
Analiza radiocarbonului nu este doar o metodă, ci și descoperiri interesante în trecutul și prezentul nostru. Metoda le-a permis arheologilor să aranjeze descoperirile în ordine cronologică, fără a fi nevoie de înregistrări sau monede scrise.
În secolul al XIX-lea și începutul secolului al XX-lea, arheologii incredibil de răbdători și atenți au legat ceramica și uneltele din piatră din diferite zone geografice, căutând asemănări în formă și modele. Apoi, folosind ideea că stilurile de obiecte au evoluat și au devenit mai complexe în timp, le-au putut pune în ordine.
Astfel, mormintele mari cu cupolă (cunoscute sub numele de tholos) din Grecia au fost considerate a fi precursorii structurilor similare de pe insula scoțiană Maeshowe. Acest lucru a susținut ideea că civilizațiile clasice ale Greciei și Romei se aflau în centrul tuturor inovațiilor.
Totuși, înÎn urma analizei cu radiocarbon, s-a dovedit că mormintele scoțiene erau cu mii de ani mai vechi decât cele grecești. Barbarii nordici erau capabili să proiecteze structuri complexe asemănătoare celor clasice.
Alte proiecte notabile au fost atribuirea Giulgiului din Torino în perioada medievală, datarea Manuscriselor de la Marea Moartă pe vremea lui Hristos și periodizarea oarecum controversată a desenelor din Peștera Chauvet la 38.000 calBP (aproximativ 32.000 BP), cu mii de ani mai devreme decât se aștepta.
Analiza radiocarbonului a fost, de asemenea, utilizată pentru a determina momentul dispariției mamuților și a contribuit la dezbaterea dacă oamenii moderni și oamenii de Neanderthal s-au întâlnit sau nu.
Izotopul 14С este folosit nu numai pentru a determina vârsta. Metoda analizei radiocarbonului ne permite să studiem circulația oceanului și să urmărim mișcarea medicamentelor în tot organismul, dar acesta este un subiect pentru alt articol.
