Ce este analiza radiocarbonului?

Analiza radiocarbonului ne-a schimbat percepția ultimilor 50.000 de ani. Profesorul Willard Libby a demonstrat-o pentru prima oară în 1949, pentru care a primit mai târziu Premiul Nobel.

Metoda de întâlnire

Esența analizei radiocarbonice este compararea a trei izotopi diferiți de carbon. Izotopii unui anumit element au același număr de protoni în nucleu, dar un număr diferit de neutroni. Aceasta înseamnă că, cu o mare asemănare chimică, au mase diferite.

Masa totală a unui izotop este notată cu un indice numeric. În timp ce izotopii mai ușori ¹²C și ¹³Cu stabil, cel mai greu izotop ¹⁴C (radiocarbon) este radioactiv. Miezul său este atât de mare încât este instabil.

În timp ¹⁴C - baza analizei radiocarbonului - se descompune în azot ¹⁴N. Majoritatea carbonului-14 este creat în atmosfera superioară, unde neutronii, care se formează prin acțiunea razelor cosmice, reacționează cu atomii ¹⁴N.

Apoi se oxidează ¹⁴CO₂, pătrunde în atmosferă și se amestecă cu ¹²CO₂ și ¹³CO₂. Dioxidul de carbon este utilizat de plante în procesul de fotosinteză și de acolo trece prin lanțul alimentar. Prin urmare, orice plantă și animal din acest lanț (inclusiv oameni) va avea o cantitate egală ¹⁴C în comparație cu ¹²C în atmosferă (raportul ¹⁴cu:¹²C).

Restricții de metodă

Atunci când lucrurile trăiesc mor, țesutul nu mai este înlocuit și decăderea radioactivă ¹⁴C devine explicit. În 55 de mii de ani ¹⁴C se descompune, astfel încât rămășițele sale nu mai pot fi măsurate.

Ce este analiza radiocarbonului? Degradarea radioactivă poate fi folosit ca un "ceas", deoarece nu depinde de condițiile fizice (de exemplu, de temperatură) și chimice (de exemplu, conținutul de apă). În 5 730 de ani, jumătate din ¹⁴C conținute în eșantion.

Prin urmare, în cazul în care relația ¹⁴C:¹²C în momentul morții și raportul de astăzi, atunci puteți calcula cât a trecut timpul. Din păcate, nu este atât de ușor să le determinăm.

Analiza radiocarbonului: eroare

Număr de ¹⁴C în atmosferă, prin urmare, în plante și animale, nu a fost întotdeauna permanent. De exemplu, variază în funcție de numărul de raze cosmice care ajung pe Pământ. Depinde de activitatea solară și de câmpul magnetic al planetei noastre.

Din fericire, este posibil să se măsoare aceste oscilații în eșantioane date de alte metode. Se poate calcula inelele anuale ale copacilor și schimbarea conținutului lor de radiocarbon. Din aceste date se poate construi o "curbă de calibrare".

În prezent, lucrările sunt în curs de extindere și îmbunătățire. În 2008, doar datele de radiocarbon ar putea fi calibrate la 26.000 de ani. Astăzi curba este extinsă la 50.000 de ani.

Ce poate fi măsurat?

Nu toate materialele pot fi date prin această metodă. Majoritatea compușilor organici, dacă nu toți, permit analiza radiocarbonului. Unele substanțe anorganice, cum ar fi componenta aragonită a cochiliei, pot fi, de asemenea, datate, deoarece carbonul a fost utilizat pentru a forma mineralul.

Materialele care au fost datate de la crearea metodei includ cărbune, copac, ramuri, semințe, oase, scoici, piele, turbă, nămol, sol, păr, ceramica, polen, picturi murale, corali, resturi de sânge, țesut, hârtie, pergament, rășină și apă.

Analiza cu radiații carbonice a metalului este imposibilă dacă nu conține carbon-14. Se face excepție de la produsele din fier, ale căror fabricare utilizează cărbune.

Cont dublu

Datorită acestei complicații, datele despre radiocarbon sunt prezentate în două moduri. Calculele necalibrate sunt date cu numărul de ani înainte de 1950 (BP). Datele calibrate sunt de asemenea prezentate ca BC. e. și după, precum și folosind unitatea calBP (calibrată până în prezent, până în 1950). Aceasta este "cea mai bună estimare" a vârstei efective a eșantionului, dar este necesar să se poată întoarce la datele vechi și să se calibreze, deoarece cercetările noi actualizează constant curba de calibrare.

Cantitate și calitate

A doua dificultate este prevalența extrem de scăzută ¹⁴C. Numai 0.0000000001% carbon în atmosfera modernă este ¹⁴C, ceea ce provoacă dificultăți incredibile la măsurători și îl face extrem de sensibil la contaminare.

În primii ani, analiza radiocarbonică a produselor de descompunere a necesitat probe uriașe (de exemplu, jumătate din osul coapsei umane). Multe laboratoare folosesc acum un spectrometru de masă cu un accelerator (AMS), care poate detecta și măsura prezența diferitelor izotopi și poate calcula, de asemenea, numărul atomilor individuali de carbon - 14.

Această metodă necesită mai puțin de 1 g de țesut osos, dar numai câteva țări își pot permite mai mult de unul sau două AMS, valoarea cărora depășește 500 mii USD. De exemplu, Australia are doar 2 astfel de dispozitive care sunt capabile să analizeze radiocarbonul și sunt inaccesibile pentru majoritatea țărilor în curs de dezvoltare.

Curățenia este cheia acurateței

În plus, probele trebuie curățate temeinic de contaminarea cu carbon din adeziv și din sol. Acest lucru este deosebit de important pentru materiale foarte vechi. Dacă 1% din elementul dintr-un eșantion de 50 de mii de ani va proveni de la un poluator modern, acesta va avea o vârstă de patruzeci de ani.

Din acest motiv, cercetătorii dezvoltă constant noi metode de curățare eficientă a materialelor. Ele pot avea un efect semnificativ asupra rezultatului, ceea ce face analiza radiocarbonului. Precizia metodei a crescut semnificativ odată cu dezvoltarea unei noi metode de curățare cu carbon activ ABOx-SC. Acest lucru a permis, de exemplu, amânarea datei de sosire a primilor oameni în Australia de peste 10 mii de ani.

Analiza radiocarbonului: critică

Metoda de a dovedi că de la apariția Pământului a durat mult mai mult de 10 mii. Anii menționați în Biblie, a fost criticat în mod repetat creaționiști. De exemplu, ei pretind că peste 50 de mii. Cu ani, nu trebuie să existe carbon-14 probe, dar în cărbune, petrol și gaze naturale, de vârstă, presupusă a fi de milioane de ani, conține cantități măsurabile ale izotopului, ceea ce confirmă analiza radiocarbon. Eroare de măsurare cu mai multe radiații de fundal de la care este imposibil să se scape din laborator. Adică, o probă în care nu este conținut niciun atom de carbon radioactiv va arăta o dată de 50.000 de ani. Cu toate acestea, acest fapt nu pune sub semnul întrebării datarea obiectelor și, în plus, nu indică faptul că petrolul, cărbunele și gazele naturale sunt mai mici decât această vârstă.

Creaționiștii remarcă, de asemenea, unele ciudățenii în analiza radiocarbonului. De exemplu, datarea moluștelor de apă dulce a determinat vârsta lor depășind 2000 de ani, ceea ce, după părerea lor, discreditează această metodă. De fapt, se stabilește că moluștele primesc cea mai mare parte a carbonului din calcar și humus, conținutul ¹⁴C în care este foarte scăzută, deoarece aceste minerale sunt foarte vechi și nu au acces la carbonul din aer. Analiza radiocarbonă, a cărei exactitate poate fi pusă la îndoială în acest caz, corespunde realității. Lemnul, de exemplu, nu are o astfel de problemă, deoarece plantele primesc carbon direct din aer, care conține o doză completă ¹⁴C.

Un alt argument împotriva metodei este faptul că copacii sunt capabili să formeze mai mult de un inel într-un an. Acest lucru este adevărat, dar de cele mai multe ori se întâmplă ca ele să nu formeze inele anuale deloc. Un pin de molid, pe baza căruia se efectuează majoritatea măsurătorilor, are 5% mai mici inele decât vârsta reală.

Setarea datei

Analiza radiocarbonului nu este doar o metodă, ci și o descoperire interesantă în trecutul și în prezent. Metoda a permis arheologilor să găsească descoperiri în ordine cronologică fără a fi nevoie de înregistrări scrise sau monede.

În secolele XIX și începutul secolului al XX-lea, arheologii incredibil de pacienți și prudenți au legat obiecte de ceramică și piatră din diferite regiuni geografice, căutând asemănări în formă și modele. Apoi, folosind ideea că stilurile obiectelor au evoluat și au devenit mai complexe cu timpul, ele ar putea să le pună în ordine.

Astfel, mormintele cu ghimpe mari (cunoscute ca tolots) din Grecia au fost considerate a fi precursorii unor astfel de structuri pe insula scoțiană Meißhau. Aceasta a susținut ideea că civilizațiile clasice din Grecia și Roma au fost în centrul tuturor inovațiilor.

Cu toate acestea, ca urmare a analizelor radiocarbon, sa constatat că mormintele scoțiene au fost cu mii de ani mai în vârstă decât mormintele grecești. Barbarii nordici au reușit să proiecteze structuri complexe, similare cu cele clasice.

Alte proiecte notabile au inclus atribuirea Giulgiului de la Torino până în perioada medievală, datarea scurselor din Marea Moartă în vremea lui Hristos și o perioadă de controversă a desenelor în pestera Shove vârstă de 38.000 calBP (aproximativ 32.000 BP), cu mii de ani mai devreme decât era de așteptat.

Analiza radiocarbonului a fost folosită și pentru a determina timpul de dispariție a mamuturilor și a contribuit la controversa asupra faptului dacă popoarele moderne și neandertalienii s-au întâlnit sau nu.

izotop ¹⁴C este folosit nu numai pentru a determina vârsta. Metoda de analiză radiocarbon vă permite să explorați circulația oceanului și să urmăriți circulația drogurilor în întreg corpul, dar acesta este un alt subiect.