تجزیه و تحلیل رادیوکربن درک ما را از 50000 سال گذشته تغییر داده است. پروفسور ویلارد لیبی برای اولین بار آن را در سال 1949 نشان داد، که بعداً جایزه نوبل به او اعطا شد.
روش دوستیابی
ماهیت آنالیز کربن رادیویی، مقایسه سه ایزوتوپ مختلف کربن است. ایزوتوپ های یک عنصر خاص تعداد پروتون های یکسانی در هسته دارند، اما تعداد نوترون های متفاوتی دارند. این بدان معنی است که علیرغم شباهت شیمیایی زیاد آنها، جرم های متفاوتی دارند.
جرم کل یک ایزوتوپ با یک شاخص عددی نشان داده می شود. در حالی که ایزوتوپ های سبک تر 12C و 13C پایدار هستند، سنگین ترین ایزوتوپ 14C (کربن رادیویی) رادیواکتیو است هسته آن به قدری بزرگ است که ناپایدار است.
با گذشت زمان، 14C، پایه تاریخ‌گذاری رادیوکربن، به نیتروژن 14 N تجزیه می‌شود. بیشتر کربن 14 در اتمسفر بالایی ایجاد می شود، جایی که نوترون های تولید شده توسط پرتوهای کیهانی با اتم های 14N.
واکنش می دهند.
سپس به 14CO2 اکسید می شود، وارد جو می شود و با 12 مخلوط می شود. CO2 و 13CO2. دی اکسید کربن استفاده می شودگیاهان در طول فتوسنتز و از آنجا از طریق زنجیره غذایی. بنابراین، هر گیاه و حیوان در این زنجیره (از جمله انسان) دارای مقدار مساوی 14C در مقایسه با 12C در جو (نسبت) خواهد بود.14S:12S).
محدودیت روش
وقتی موجودات زنده می میرند، بافت دیگر جایگزین نمی شود و پوسیدگی رادیواکتیو 14C آشکار می شود. پس از 55000 سال، 14C چنان تحلیل رفته است که دیگر نمی توان بقایای آن را اندازه گیری کرد.
تعیین رادیوکربن چیست؟ تجزیه رادیواکتیو می تواند به عنوان یک "ساعت" استفاده شود، زیرا مستقل از شرایط فیزیکی (مثلاً دما) و شیمیایی (مثلاً محتوای آب) است. نیمی از 14C موجود در نمونه در 5730 سال کاهش می یابد.
بنابراین، اگر نسبت 14C:12C در زمان مرگ و نسبت امروز را می دانید، می توانید محاسبه کنید. چقدر زمان گذشت متأسفانه، شناسایی آنها چندان آسان نیست.
تجزیه و تحلیل رادیوکربن: حاشیه خطا
مقدار 14C در جو، بنابراین در گیاهان و حیوانات، همیشه ثابت نبوده است. به عنوان مثال، بسته به تعداد پرتوهای کیهانی که به زمین می رسد متفاوت است. این به فعالیت خورشیدی و میدان مغناطیسی سیاره ما بستگی دارد.
خوشبختانه امکان اندازه گیری این نوسانات در نمونه های تاریخ گذاری شده با روش های دیگر وجود دارد. می توانید حلقه های سالانه درختان و تغییر محتوای آنها را بشماریدرادیوکربن از این داده ها، می توان یک "منحنی کالیبراسیون" ساخت.
در حال حاضر، کار برای گسترش و بهبود آن در حال انجام است. در سال 2008، فقط تاریخ های رادیوکربن تا 26000 سال قابل کالیبره کردن بودند. امروزه این منحنی به 50000 سال افزایش یافته است.
چه چیزی را می توان اندازه گرفت؟
همه مواد را نمی توان با این روش تاریخ گذاری کرد. اکثر، اگر نه همه، ترکیبات آلی اجازه تاریخ گذاری رادیوکربن را می دهند. برخی از مواد معدنی، مانند جزء آراگونیت پوسته‌ها را نیز می‌توان تاریخ‌گذاری کرد، زیرا از کربن 14 در تشکیل این کانی استفاده شده است.
موادی که از زمان پیدایش این روش قدمت دارند عبارتند از زغال چوب، چوب، شاخه، دانه، استخوان، صدف، چرم، ذغال سنگ نارس، سیلت، خاک، مو، سفال، گرده، نقاشی های دیواری، مرجان، بقایای خون. ، پارچه، کاغذ، پوست، رزین و آب.
تجزیه و تحلیل رادیوکربن یک فلز در صورتی که حاوی کربن ۱۴ نباشد امکان پذیر نیست. استثناء محصولات آهنی است که با استفاده از زغال سنگ ساخته می شود.
شمار دو برابر
به دلیل این عارضه، خرمای رادیوکربن به دو صورت ارائه می شود. اندازه گیری های کالیبره نشده در سال های قبل از 1950 (BP) داده شده است. تاریخ های کالیبره شده نیز به عنوان قبل از میلاد ارائه می شود. e.، و بعد، و همچنین با استفاده از واحد calBP (تا کنون، قبل از 1950 کالیبره شده است). این "بهترین تخمین" از سن واقعی نمونه است، اما لازم است بتوان به آن بازگشتداده های قدیمی و کالیبره کردن آنها به عنوان مطالعات جدید در حال به روز رسانی منحنی کالیبراسیون است.
کمیت و کیفیت
مشکل دوم شیوع بسیار کم 14С است. تنها 0.0000000001% کربن موجود در جو امروزی 14C است، که اندازه گیری آن را بسیار دشوار و به شدت به آلودگی حساس می کند.
در سالهای اولیه، آنالیز رادیوکربن محصولات پوسیدگی به نمونه های عظیمی نیاز داشت (به عنوان مثال، نیمی از استخوان ران انسان). اکنون بسیاری از آزمایشگاه‌ها از طیف‌سنج جرمی شتاب‌دهنده (AMS) استفاده می‌کنند که می‌تواند حضور ایزوتوپ‌های مختلف را شناسایی و اندازه‌گیری کند و همچنین اتم‌های کربن 14 را شمارش کند.
این روش به کمتر از 1 گرم استخوان نیاز دارد، اما کشورهای معدودی می توانند بیش از یک یا دو AMS که بیش از 500000 دلار هزینه دارد، بپردازند. به عنوان مثال، استرالیا تنها 2 مورد از این ابزارها را دارد که قادر به تعیین تاریخ‌گذاری رادیوکربنی هستند، و آنها خارج از دسترس بیشتر کشورهای در حال توسعه هستند.
تمیز بودن کلید دقت است
علاوه بر این، نمونه ها باید به دقت از آلودگی کربن از چسب و خاک پاک شوند. این به ویژه برای مواد بسیار قدیمی مهم است. اگر 1٪ از یک عنصر در یک نمونه 50000 ساله از یک آلاینده مدرن باشد، قدمت آن به 40000 سال می رسد.
به همین دلیل، محققان دائماً در حال توسعه موارد جدید هستندروش هایی برای تمیز کردن کارآمد مواد آنها می توانند تأثیر قابل توجهی بر نتیجه ای که تجزیه و تحلیل رادیوکربن می دهد داشته باشند. دقت روش با توسعه روش جدید تمیز کردن با کربن فعال ABOx-SC به طور قابل توجهی افزایش یافته است. به عنوان مثال، این امکان را فراهم کرد که تاریخ ورود اولین مردم به استرالیا بیش از 10 هزار سال به تعویق بیفتد.
تجزیه و تحلیل رادیوکربن: انتقاد
روشی که ثابت می کند بیش از 10 هزار سال از آغاز زمین می گذرد، که در کتاب مقدس ذکر شده است، بارها توسط خلقت گرایان مورد انتقاد قرار گرفته است. به عنوان مثال، آنها استدلال می کنند که نمونه ها در عرض 50000 سال باید عاری از کربن 14 باشند، اما زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی، که تصور می شود میلیون ها سال قدمت دارند، حاوی مقادیر قابل اندازه گیری از این ایزوتوپ هستند که با تاریخ گذاری رادیوکربن تایید می شود. خطای اندازه گیری در این حالت بیشتر از تابش پس زمینه است که در آزمایشگاه قابل حذف نیست. یعنی نمونه ای که حاوی یک اتم کربن رادیواکتیو نباشد تاریخ 50 هزار ساله را نشان می دهد. با این حال، این واقعیت قدمت اشیاء را زیر سؤال نمی برد و حتی بیشتر نشان نمی دهد که نفت، زغال سنگ و گاز طبیعی کمتر از این سن هستند.
همچنین، آفرینش گرایان به برخی موارد عجیب در تاریخ گذاری رادیوکربن توجه می کنند. به عنوان مثال قدمت نرم تنان آب شیرین سن آنها را بیش از 2000 سال تعیین کرده است که به نظر آنها این روش را بی اعتبار می کند. در واقع، مشخص شده است که صدف‌ها بیشتر کربن خود را از سنگ آهک و هوموس دریافت می‌کنند که در 14C بسیار کم است، زیرا این مواد معدنی بسیار قدیمی هستند و دسترسی به آن ندارند.کربن هوا تجزیه و تحلیل رادیوکربن، که در این مورد می توان صحت آن را زیر سوال برد، در غیر این صورت درست است. به عنوان مثال چوب این مشکل را ندارد، زیرا گیاهان کربن را مستقیماً از هوا دریافت می کنند که حاوی دوز کامل 14C.
است.
استدلال دیگر علیه روش این واقعیت است که درختان می توانند بیش از یک حلقه در یک سال تشکیل دهند. این درست است، اما بیشتر اوقات اتفاق می افتد که آنها به هیچ وجه حلقه های رشد را تشکیل نمی دهند. کاج بریستلکون که بیشتر اندازه‌گیری‌ها بر اساس آن انجام می‌شود، 5 درصد حلقه‌های کمتری نسبت به سن واقعی خود دارد.
تنظیم تاریخ
تجزیه و تحلیل رادیوکربن نه تنها یک روش، بلکه اکتشافات هیجان انگیز در گذشته و حال ما است. این روش به باستان شناسان اجازه می داد که یافته ها را به ترتیب زمانی بدون نیاز به اسناد مکتوب یا سکه ترتیب دهند.
در قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم، باستان‌شناسان بسیار صبور و دقیق، سفال‌ها و ابزارهای سنگی را از مناطق مختلف جغرافیایی با جستجوی شباهت‌ها در شکل و نقش‌ها به هم مرتبط کردند. سپس، با استفاده از این ایده که سبک‌های شیء تکامل یافته و در طول زمان پیچیده‌تر شده‌اند، می‌توانند آنها را به ترتیب قرار دهند.
بنابراین، مقبره‌های بزرگ گنبدی شکل (معروف به تولوس) در یونان، پیش‌قدم سازه‌های مشابه در جزیره اسکاتلند Maeshowe محسوب می‌شدند. این امر از این ایده حمایت می‌کند که تمدن‌های کلاسیک یونان و روم در مرکز همه نوآوری‌ها قرار دارند.
با این حال، دردر نتیجه تجزیه و تحلیل رادیوکربن، مشخص شد که مقبره های اسکاتلندی هزاران سال قدیمی تر از مقبره های یونانی هستند. بربرهای شمالی قادر به طراحی ساختارهای پیچیده مشابه ساختارهای کلاسیک بودند.
سایر پروژه های قابل توجه انتساب کفن تورین به دوره قرون وسطی، قدمت طومارهای دریای مرده به زمان مسیح، و دوره بندی تا حدودی بحث برانگیز نقاشی های غار شووه با 38000 کالیفرنیا بود. حدود 32000 BP)، هزاران سال زودتر از حد انتظار.
تجزیه و تحلیل رادیوکربن نیز برای تعیین زمان انقراض ماموت ها استفاده شده است و به بحث در مورد اینکه آیا انسان های مدرن و نئاندرتال ها ملاقات کرده اند یا خیر کمک کرده است.
ایزوتوپ 14C نه تنها برای تعیین سن استفاده می شود. روش تجزیه و تحلیل رادیوکربن به ما امکان می دهد گردش اقیانوس را مطالعه کنیم و حرکت داروها را در سراسر بدن ردیابی کنیم، اما این موضوع برای مقاله دیگری است.
