Radiooglekļa analīze ir mainījusi mūsu izpratni par pēdējiem 50 000 gadiem. Profesors Vilards Libijs pirmo reizi to demonstrēja 1949. gadā, par ko viņam vēlāk tika piešķirta Nobela prēmija.
Iepazīšanās metode
Radiooglekļa analīzes būtība ir salīdzināt trīs dažādus oglekļa izotopus. Konkrēta elementa izotopiem kodolā ir vienāds protonu skaits, bet atšķirīgs neitronu skaits. Tas nozīmē, ka, neskatoties uz to lielo ķīmisko līdzību, tiem ir atšķirīga masa.
Izotopa kopējo masu norāda ar skaitlisku indeksu. Kamēr vieglākie izotopi 12C un 13C ir stabili, smagākais izotops 14
C (radiokarbons) ir radioaktīvs. Tā kodols ir tik liels, ka tas ir nestabils.
Laika gaitā 14C, kas ir radiooglekļa datēšanas pamats, sadalās slāpeklī 14N. Lielākā daļa oglekļa-14 rodas atmosfēras augšējos slāņos, kur kosmisko staru radītie neitroni reaģē ar atomiem 14N.
Tad tas oksidējas līdz 14CO2, nokļūst atmosfērā un sajaucas ar 12 CO2 un 13CO2. Tiek izmantots oglekļa dioksīdsaugus fotosintēzes laikā un no turienes pa barības ķēdi. Tāpēc katram augam un dzīvniekam šajā ķēdē (ieskaitot cilvēkus) atmosfērā būs vienāds 14C daudzums, salīdzinot ar 12C (attiecība).14S:12S).
Metodes ierobežojumi
Kad dzīvas būtnes mirst, audi vairs netiek aizstāti un radioaktīvā sabrukšana 14C kļūst acīmredzama. Pēc 55 000 gadiem 14C ir tik ļoti satrunējis, ka tā paliekas vairs nav iespējams izmērīt.
Kas ir radiooglekļa datēšana? Radioaktīvo sabrukšanu var izmantot kā "pulksteni", jo tā nav atkarīga no fizikālajiem (piemēram, temperatūras) un ķīmiskajiem (piemēram, ūdens satura) apstākļiem. Puse no paraugā esošā 14C sadalās 5730 gadu laikā.
Tāpēc, ja zināt attiecību 14C:12C nāves brīdī un šodienas attiecību, tad varat aprēķināt cik daudz laika pagājis. Diemžēl tos nav tik viegli identificēt.
Radiooglekļa analīze: kļūdas robeža
14C daudzums atmosfērā, tātad augos un dzīvniekos, ne vienmēr ir bijis nemainīgs. Piemēram, tas mainās atkarībā no tā, cik kosmisko staru sasniedz Zemi. Tas ir atkarīgs no Saules aktivitātes un mūsu planētas magnētiskā lauka.
Par laimi, šīs svārstības ir iespējams izmērīt paraugos, kas datēti ar citām metodēm. Var saskaitīt koku gada gredzenus un to satura izmaiņasradiokarbons. No šiem datiem var izveidot "kalibrēšanas līkni".
Šobrīd notiek darbs pie tā paplašināšanas un uzlabošanas. 2008. gadā varēja kalibrēt tikai radiooglekļa datumus līdz 26 000 gadiem. Mūsdienās līkne ir pagarināta līdz 50 000 gadiem.
Ko var izmērīt?
Ne visus materiālus var datēt ar šo metodi. Lielākā daļa, ja ne visi, organiskie savienojumi pieļauj radiooglekļa datēšanu. Dažus neorganiskus materiālus, piemēram, čaulu aragonīta sastāvdaļu, var arī datēt, jo minerāla veidošanā tika izmantots ogleklis-14.
Materiāli, kas ir datēti kopš metodes pirmsākumiem, ir ogles, koks, zari, sēklas, kauli, gliemežvāki, āda, kūdra, dūņas, augsne, mati, keramika, ziedputekšņi, sienu gleznojumi, koraļļi, asins paliekas, audums, papīrs, pergaments, sveķi un ūdens.
Metāla radiooglekļa analīze nav iespējama, ja tas nesatur oglekli-14. Izņēmums ir dzelzs izstrādājumi, kas tiek izgatavoti, izmantojot ogles.
Dubultā skaitīšana
Šīs sarežģītības dēļ radiooglekļa datumi tiek parādīti divos veidos. Nekalibrēti mērījumi ir doti gados pirms 1950. gada (BP). Kalibrētie datumi tiek parādīti arī kā BC. e., un pēc tam, kā arī izmantojot calBP vienību (kalibrēts līdz mūsdienām, pirms 1950. gada). Šis ir izlases faktiskā vecuma "labākais novērtējums", taču tas ir nepieciešams, lai varētu atgriezties pie tāvecos datus un kalibrējiet tos, jo jaunie pētījumi turpina atjaunināt kalibrēšanas līkni.
Daudzums un kvalitāte
Otrā grūtība ir ārkārtīgi zemā 14С izplatība. Tikai 0,0000000001% oglekļa mūsdienu atmosfērā ir 14C, padarot to neticami grūti izmērāmu un ārkārtīgi jutīgu pret piesārņojumu.
Pirmajos gados sabrukšanas produktu radiooglekļa analīzei bija nepieciešami milzīgi paraugi (piemēram, puse cilvēka augšstilba kaula). Daudzās laboratorijās tagad tiek izmantots paātrinātāja masas spektrometrs (AMS), kas var noteikt un izmērīt dažādu izotopu klātbūtni, kā arī saskaitīt atsevišķus oglekļa-14 atomus.
Šai metodei nepieciešams mazāk par 1 gramu kaula, taču tikai dažas valstis var atļauties vairāk nekā vienu vai divas AMS, kas maksā vairāk nekā 500 000 USD. Piemēram, Austrālijā ir tikai 2 no šiem instrumentiem, kas spēj noteikt radioaktīvā oglekļa datēšanu, un tie nav pieejami lielai daļai jaunattīstības valstu.
Tīrība ir precizitātes atslēga
Turklāt paraugi rūpīgi jāiztīra no līmes un augsnes oglekļa piesārņojuma. Tas ir īpaši svarīgi ļoti veciem materiāliem. Ja 1% elementa 50 000 gadus vecā paraugā nāk no mūsdienu piesārņotājiem, tas tiks datēts ar 40 000 gadu vecumu.
Šā iemesla dēļ pētnieki pastāvīgi izstrādā jaunusefektīvas materiālu tīrīšanas metodes. Tie var būtiski ietekmēt radiooglekļa analīzes rezultātus. Metodes precizitāte ir ievērojami palielinājusies, izstrādājot jaunu tīrīšanas metodi ar aktivēto ogli ABOx-SC. Tas ļāva, piemēram, atlikt pirmo cilvēku ierašanās datumu Austrālijā par vairāk nekā 10 tūkstošiem gadu.
Radiooglekļa analīze: kritika
Bībelē minētā metode, kas pierāda, ka kopš Zemes pirmsākumiem ir pagājuši daudz vairāk nekā 10 tūkstoši gadu, ir vairākkārt kritizēta no kreacionistu puses. Piemēram, viņi apgalvo, ka 50 000 gadu laikā paraugos nedrīkst būt oglekļa-14, bet ogles, nafta un dabasgāze, kas, domājams, ir miljoniem gadu veci, satur izmērāmu daudzumu šī izotopa, ko apstiprina radiooglekļa datēšana. Mērījumu kļūda šajā gadījumā ir lielāka par fona starojumu, ko nevar novērst laboratorijā. Tas ir, paraugs, kurā nav neviena radioaktīvā oglekļa atoma, parādīs datumu 50 tūkstošus gadu. Tomēr šis fakts neapšauba objektu datējumu un vēl jo vairāk neliecina, ka nafta, ogles un dabasgāze ir jaunāki par šo vecumu.
Arī kreacionisti atzīmē dažas dīvainības radiooglekļa datēšanā. Piemēram, saldūdens gliemju datēšana nosaka to vecumu virs 2000 gadiem, kas, viņuprāt, diskreditē šo metodi. Faktiski ir konstatēts, ka vēžveidīgie lielāko daļu oglekļa iegūst no kaļķakmens un humusa, kuru 14C ir ļoti zems, jo šie minerāli ir ļoti veci un tiem nav piekļuves.gaisa ogleklis. Radiooglekļa analīze, kuras precizitāti šajā gadījumā var apšaubīt, citādi ir patiesa. Piemēram, koksnei šīs problēmas nav, jo augi iegūst oglekli tieši no gaisa, kas satur pilnu devu 14C.
Vēl viens arguments pret šo metodi ir fakts, ka koki vienā gadā var izveidot vairāk nekā vienu gredzenu. Tas ir taisnība, bet biežāk gadās, ka tie vispār neveido augšanas gredzenus. Saru priedei, no kuras ir balstīta lielākā daļa mērījumu, ir par 5% mazāk gredzenu nekā tās faktiskais vecums.
Datuma iestatīšana
Radiooglekļa analīze ir ne tikai metode, bet arī aizraujoši atklājumi mūsu pagātnē un tagadnē. Šī metode ļāva arheologiem sakārtot atradumus hronoloģiskā secībā, neizmantojot rakstiskus ierakstus vai monētas.
19. gadsimta un 20. gadsimta sākumā neticami pacietīgi un rūpīgi arheologi saistīja keramikas izstrādājumus un akmens instrumentus no dažādiem ģeogrāfiskiem apgabaliem, meklējot formas un rakstu līdzības. Pēc tam, izmantojot ideju, ka objektu stili laika gaitā attīstījās un kļuva sarežģītāki, viņi varēja tos sakārtot.
Tādējādi lielās kupolveida kapenes (pazīstamas kā tholos) Grieķijā tika uzskatītas par līdzīgu būvju priekštečiem Skotijas Maeshowe salā. Tas apstiprināja ideju, ka klasiskās Grieķijas un Romas civilizācijas bija visu inovāciju centrā.
Tomēr iekšRadiooglekļa analīzes rezultātā izrādījās, ka skotu kapenes bija tūkstošiem gadu vecākas nekā grieķu kapenes. Ziemeļu barbari spēja izveidot sarežģītas struktūras, kas līdzīgas klasiskajām.
Citi nozīmīgi projekti bija Turīnas Vanta piešķiršana viduslaiku periodam, Nāves jūras tīstokļu datēšana ar Kristus laiku un nedaudz pretrunīgi vērtētā zīmējumu periodizācija Šovē alā pie 38 000 calBP (aptuveni 32 000 BP), tūkstošiem gadu agrāk, nekā paredzēts.
Radiooglekļa analīze ir izmantota arī, lai noteiktu mamutu izzušanas laiku, un tā ir veicinājusi diskusijas par to, vai mūsdienu cilvēki un neandertālieši ir satikušies.
Izotops 14С tiek izmantots ne tikai vecuma noteikšanai. Radiooglekļa analīzes metode ļauj izpētīt okeāna cirkulāciju un izsekot narkotiku kustībai visā organismā, taču šī ir cita raksta tēma.
