Radiokarbonanalys har förändrat vår förståelse för de senaste 50 000 åren. Professor Willard Libby demonstrerade det första gången 1949, för vilket han senare tilldelades Nobelpriset.
Dejtingmetod
Kärnan i radiokolanalys är att jämföra tre olika isotoper av kol. Isotoper av ett visst grundämne har samma antal protoner i kärnan, men olika antal neutroner. Det betyder att trots sin stora kemiska likhet har de olika massor.
Den totala massan av en isotop anges med ett numeriskt index. Medan de lättare isotoperna 12C och 13C är stabila, är den tyngsta isotopen 14C (radiokol) är radioaktivt. Dess kärna är så stor att den är instabil.
Med tiden sönderfaller 14C, grunden för radiokoldatering, till kväve 14N. Mest kol-14 skapas i den övre atmosfären, där neutroner som produceras av kosmisk strålning reagerar med atomer 14N.
Då oxiderar den till 14CO2, går in i atmosfären och blandas med 12 CO2 och 13CO2. Koldioxid användsväxter under fotosyntesen och därifrån genom näringskedjan. Därför kommer varje växt och djur i denna kedja (inklusive människor) att ha lika mycket 14C jämfört med 12C i atmosfären (kvot14S:12S).
Metodbegränsningar
När levande varelser dör ersätts inte längre vävnad och radioaktivt sönderfall 14C blir uppenbart. Efter 55 000 år har 14C förfallit så mycket att dess rester inte längre kan mätas.
Vad är radiokoldatering? Radioaktivt sönderfall kan användas som en "klocka" eftersom det är oberoende av fysikaliska (t.ex. temperatur) och kemiska (t.ex. vatteninnehåll) förhållanden. Hälften av 14C som ingår i provet förfaller om 5730 år.
Därför, om du känner till förhållandet 14C:12C vid tidpunkten för dödsfallet och dagens förhållande, då kan du beräkna hur mycket tid som har gått. Tyvärr är det inte så lätt att identifiera dem.
Radiokarbonanalys: felmarginal
Mängden 14C i atmosfären, alltså i växter och djur, har inte alltid varit konstant. Det varierar till exempel beroende på hur många kosmiska strålar som når jorden. Det beror på solaktivitet och magnetfältet på vår planet.
Lyckligtvis är det möjligt att mäta dessa fluktuationer i prover daterade med andra metoder. Du kan räkna trädens årsringar och förändringen i deras innehållradiokol. Från dessa data kan en "kalibreringskurva" konstrueras.
För närvarande pågår arbete för att utöka och förbättra den. År 2008 kunde endast radiokoldateringar upp till 26 000 år kalibreras. Idag har kurvan utökats till 50 000 år.
Vad kan mätas?
Allt material kan inte dateras med denna metod. De flesta, om inte alla, organiska föreningar tillåter radiokoldatering. Vissa oorganiska material, såsom argonitkomponenten i skal, kan också dateras, eftersom kol-14 användes vid bildningen av mineralet.
Material som har daterats sedan starten av metoden inkluderar träkol, trä, kvistar, frön, ben, snäckor, läder, torv, silt, jord, hår, keramik, pollen, väggmålningar, koraller, blodrester, tyg, papper, pergament, harts och vatten.
Radiokolanalys av en metall är inte möjlig om den inte innehåller kol-14. Undantaget är järnprodukter, som tillverkas av kol.
Dubbelräkning
På grund av denna komplikation presenteras radiokoldatum på två sätt. Okalibrerade mätningar ges i år före 1950 (BP). Kalibrerade datum presenteras också som BC. e. och efter, samt att använda calBP-enheten (kalibrerad fram till idag, före 1950). Detta är en "bästa uppskattning" av den faktiska åldern på provet, men det är nödvändigt att kunna gå tillbaka tillgamla data och kalibrera dem när nya studier fortsätter att uppdatera kalibreringskurvan.
Kvantitet och kvalitet
Den andra svårigheten är den extremt låga prevalensen av 14С. Endast 0,0000000001 % av kolet i dagens atmosfär är 14C, vilket gör det otroligt svårt att mäta och extremt känsligt för föroreningar.
Under de första åren krävde radiokolanalys av sönderfallsprodukter enorma prover (t.ex. ett halvt mänskligt lårben). Många laboratorier använder nu Accelerator Mass Spectrometer (AMS), som kan detektera och mäta förekomsten av olika isotoper, samt räkna enskilda kol-14-atomer.
Den här metoden kräver mindre än 1 gram ben, men få länder har råd med mer än en eller två AMS, som kostar mer än $500 000. Till exempel har Australien bara två av dessa instrument som kan dateras med radiokoldioxid, och de är utom räckhåll för stora delar av utvecklingsvärlden.
Renlighet är nyckeln till noggrannhet
Dessutom måste proverna noggrant rengöras från kolföroreningar från lim och jord. Detta är särskilt viktigt för mycket gamla material. Om 1 % av ett grundämne i ett 50 000 år gamm alt prov kommer från en modern förorening, kommer det att dateras till 40 000 år gamm alt.
Av denna anledning utvecklar forskare ständigt nyametoder för effektiv rengöring av material. De kan ha en betydande inverkan på resultatet som radiokolanalys ger. Metodens noggrannhet har ökat markant med utvecklingen av en ny metod för rengöring med aktivt kol ABOx-SC. Detta gjorde det till exempel möjligt att skjuta upp ankomstdatumet för de första människorna till Australien med mer än 10 tusen år.
Radiokarbonanalys: kritik
Metoden som bevisar att mycket mer än 10 tusen år har gått sedan jordens begynnelse, som nämns i Bibeln, har upprepade gånger kritiserats av kreationister. Till exempel hävdar de att inom 50 000 år borde proverna vara fria från kol-14, men kol, olja och naturgas, som tros vara miljontals år gamla, innehåller mätbara mängder av denna isotop, vilket bekräftas av radiokoldatering. Mätfelet i detta fall är större än bakgrundsstrålningen, som inte kan elimineras i laboratoriet. Det vill säga, ett prov som inte innehåller en enda radioaktiv kolatom kommer att visa ett datum på 50 tusen år. Detta faktum ifrågasätter dock inte dateringen av föremålen, och i ännu högre grad tyder inte på att olja, kol och naturgas är yngre än denna ålder.
Kreationister noterar också några konstigheter i radiokoldatering. Till exempel har dateringen av sötvattensmollusker bestämt deras ålder till över 2 000 år, vilket, enligt deras åsikt, misskrediterar denna metod. Det har faktiskt visat sig att skaldjur får det mesta av sitt kol från kalksten och humus, som är mycket låga i 14C, eftersom dessa mineral är mycket gamla och inte har tillgång tillluft kol. Radiokolanalys, vars noggrannhet i detta fall kan ifrågasättas, stämmer i övrigt. Trä har till exempel inte detta problem, eftersom växter får kol direkt från luften, som innehåller en full dos av 14C.
Ett annat argument mot metoden är det faktum att träd kan bilda mer än en ring på ett år. Detta är sant, men oftare händer det att de inte bildar tillväxtringar alls. Bristlecone-furan, från vilken de flesta mätningar är baserade, har 5 % färre ringar än sin faktiska ålder.
Ställa in datum
Radiokolanalys är inte bara en metod, utan spännande upptäckter i vårt förflutna och nutid. Metoden gjorde det möjligt för arkeologer att ordna fynden i kronologisk ordning utan behov av skriftliga uppteckningar eller mynt.
Under 1800-talet och början av 1900-talet kopplade otroligt tålmodiga och noggranna arkeologer samman keramik och stenredskap från olika geografiska områden genom att leta efter likheter i form och mönster. Sedan, med hjälp av tanken att objektstilar utvecklades och blev mer komplexa med tiden, kunde de placera dem i ordning.
Därmed ansågs de stora kupolformade gravarna (kända som tholos) i Grekland vara föregångare till liknande strukturer på den skotska ön Maeshowe. Detta stödde tanken att de klassiska civilisationerna i Grekland och Rom var i centrum för all innovation.
Men inSom ett resultat av radiokolanalys visade det sig att de skotska gravarna var tusentals år äldre än de grekiska. Nordliga barbarer var kapabla att designa komplexa strukturer som liknade klassiska.
Andra anmärkningsvärda projekt var tilldelningen av Turins hölje till medeltiden, dateringen av Dödahavsrullarna till Kristi tid och den något kontroversiella periodiseringen av ritningarna i Chauvetgrottan vid 38 000 calBP (cirka 32 000 BP), tusentals år tidigare än väntat.
Radiokarbonanalys har också använts för att fastställa tidpunkten för mammutarnas utrotning och har bidragit till debatten om huruvida moderna människor och neandertalare träffades eller inte.
Isotop 14С används inte bara för att bestämma ålder. Metoden för radiokolanalys gör att vi kan studera havets cirkulation och spåra läkemedels rörelser i kroppen, men detta är ett ämne för en annan artikel.
