Radiokarbonanalyse har endret vår forståelse av de siste 50 000 årene. Professor Willard Libby demonstrerte det første gang i 1949, som han senere ble tildelt Nobelprisen for.
Datingmetode
Essensen av radiokarbonanalyse er å sammenligne tre forskjellige isotoper av karbon. Isotoper av et bestemt grunnstoff har samme antall protoner i kjernen, men et annet antall nøytroner. Dette betyr at til tross for deres store kjemiske likhet, har de forskjellige masser.
Den totale massen til en isotop er angitt med en numerisk indeks. Mens de lettere isotopene 12C og 13C er stabile, er den tyngste isotopen 14C (radiokarbon) er radioaktiv. Kjernen er så stor at den er ustabil.
Over tid, 14C, grunnlaget for radiokarbondatering, forfaller til nitrogen 14N. Mest karbon-14 dannes i den øvre atmosfæren, der nøytroner produsert av kosmiske stråler reagerer med atomer 14N.
Deretter oksiderer den til 14CO2, går inn i atmosfæren og blander seg med 12 CO2 og 13CO2. Det brukes karbondioksidplanter under fotosyntesen og derfra gjennom næringskjeden. Derfor vil alle planter og dyr i denne kjeden (inkludert mennesker) ha like mye 14C sammenlignet med 12C i atmosfæren (forhold14S:12S).
metodebegrensninger
Når levende vesener dør, erstattes ikke vev lenger, og radioaktivt forfall 14C blir tydelig. Etter 55 000 år har 14C forf alt så mye at restene ikke lenger kan måles.
Hva er radiokarbondatering? Radioaktivt forfall kan brukes som en "klokke" siden det er uavhengig av fysiske (f.eks. temperatur) og kjemiske (f.eks. vanninnhold) forhold. Halvparten av 14C i prøven forfaller om 5730 år.
Derfor, hvis du kjenner forholdet 14C:12C på dødstidspunktet og dagens forhold, så kan du beregne hvor lang tid som har gått. Dessverre er det ikke så lett å identifisere dem.
Radiokarbonanalyse: feilmargin
Mengden av 14C i atmosfæren, derav i planter og dyr, har ikke alltid vært konstant. For eksempel varierer det avhengig av hvor mange kosmiske stråler som når jorden. Det avhenger av solaktivitet og magnetfeltet til planeten vår.
Heldigvis er det mulig å måle disse svingningene i prøver datert med andre metoder. Du kan telle årringene til trær og endringen i innholdet deresradiokarbon. Fra disse dataene kan en "kalibreringskurve" konstrueres.
For tiden pågår det et arbeid med å utvide og forbedre den. I 2008 var det bare radiokarbondateringer opp til 26 000 år som kunne kalibreres. I dag er kurven utvidet til 50 000 år.
Hva kan måles?
Ikke alt materiale kan dateres med denne metoden. De fleste, om ikke alle, organiske forbindelser tillater radiokarbondatering. Noen uorganiske materialer, som aragonittkomponenten i skjell, kan også dateres, siden karbon-14 ble brukt i dannelsen av mineralet.
Materialer som har blitt datert siden starten av metoden inkluderer kull, tre, kvister, frø, bein, skjell, lær, torv, silt, jord, hår, keramikk, pollen, veggmalerier, koraller, blodrester, stoff, papir, pergament, harpiks og vann.
Radiokarbonanalyse av et metall er ikke mulig hvis det ikke inneholder karbon-14. Unntaket er jernprodukter, som er laget av kull.
Dobbelttelling
På grunn av denne komplikasjonen presenteres radiokarbondatoer på to måter. Ukalibrerte målinger er gitt i år før 1950 (BP). Kalibrerte datoer presenteres også som f. Kr. e. og etter, samt bruk av calBP-enheten (kalibrert frem til i dag, før 1950). Dette er et «beste estimat» på utvalgets faktiske alder, men det er nødvendig å kunne gå tilbake tilgamle data og kalibrer dem etter hvert som nye studier fortsetter å oppdatere kalibreringskurven.
Kvantitet og kvalitet
Den andre vanskeligheten er den ekstremt lave prevalensen av 14С. Bare 0,0000000001 % av karbonet i dagens atmosfære er 14C, noe som gjør det utrolig vanskelig å måle og ekstremt følsomt for forurensning.
I de første årene krevde radiokarbonanalyse av råteprodukter enorme prøver (f.eks. et halvt menneskelig lårben). Mange laboratorier bruker nå Accelerator Mass Spectrometer (AMS), som kan oppdage og måle tilstedeværelsen av ulike isotoper, samt telle individuelle karbon-14-atomer.
Denne metoden krever mindre enn 1 gram bein, men få land har råd til mer enn én eller to AMS, som koster mer enn $500 000. Australia har for eksempel bare 2 av disse instrumentene som kan dateres med radiokarbon, og de er utenfor rekkevidden av store deler av utviklingsland.
Renslighet er nøkkelen til nøyaktighet
I tillegg må prøvene rengjøres nøye for karbonforurensning fra lim og jord. Dette er spesielt viktig for svært gamle materialer. Hvis 1 % av et grunnstoff i en 50 000 år gammel prøve kommer fra en moderne forurensning, vil den dateres til 40 000 år gammel.
Av denne grunn utvikler forskere stadig nyemetoder for effektiv rengjøring av materialer. De kan ha en betydelig innvirkning på resultatet radiokarbonanalysen gir. Nøyaktigheten til metoden har økt betydelig med utviklingen av en ny metode for rengjøring med aktivert kull ABOx-SC. Dette gjorde det for eksempel mulig å utsette ankomstdatoen til de første menneskene i Australia med mer enn 10 tusen år.
Radiokarbonanalyse: kritikk
Metoden som beviser at mye mer enn 10 tusen år har gått siden jordens begynnelse, nevnt i Bibelen, har gjentatte ganger blitt kritisert av kreasjonister. For eksempel argumenterer de for at prøvene innen 50 000 år bør være fri for karbon-14, men kull, olje og naturgass, som antas å være millioner av år gamle, inneholder målbare mengder av denne isotopen, noe som bekreftes av radiokarbondatering. Målefeilen i dette tilfellet er større enn bakgrunnsstrålingen, som ikke kan elimineres i laboratoriet. Det vil si at en prøve som ikke inneholder et eneste radioaktivt karbonatom vil vise en dato på 50 tusen år. Dette faktum setter imidlertid ikke spørsmålstegn ved dateringen av gjenstandene, og enda mer tyder det ikke på at olje, kull og naturgass er yngre enn denne alderen.
Kreasjonister legger også merke til noen rariteter i radiokarbondatering. For eksempel har dateringen av ferskvannsbløtdyr bestemt deres alder til å være over 2000 år, noe som etter deres mening miskrediterer denne metoden. Man har faktisk funnet ut at skalldyr får mesteparten av karbonet sitt fra kalkstein og humus, som er svært lav i 14C, da disse mineralene er svært gamle og ikke har tilgang tilluft karbon. Radiokarbonanalyse, hvis nøyaktighet i dette tilfellet kan stilles spørsmål ved, er ellers sann. Ved, for eksempel, har ikke dette problemet, fordi planter får karbon direkte fra luften, som inneholder en full dose av 14C.
Et annet argument mot metoden er det faktum at trær kan danne mer enn én ring på ett år. Dette er sant, men oftere skjer det at de ikke danner vekstringer i det hele tatt. Bristlecone-furuen, som de fleste målingene er basert på, har 5 % færre ringer enn den faktiske alderen.
Angi dato
Radiokarbonanalyse er ikke bare en metode, men spennende funn i fortid og nåtid. Metoden gjorde det mulig for arkeologer å ordne funnene i kronologisk rekkefølge uten behov for skriftlige opptegnelser eller mynter.
På 1800- og begynnelsen av 1900-tallet koblet utrolig tålmodige og forsiktige arkeologer keramikk og steinredskaper fra ulike geografiske områder ved å se etter likheter i form og mønstre. Deretter, ved å bruke ideen om at objektstiler utviklet seg og ble mer komplekse over tid, kunne de plassere dem i rekkefølge.
Dermed ble de store kuppelformede gravene (kjent som tholos) i Hellas ansett for å være forløperne til lignende strukturer på den skotske øya Maeshowe. Dette støttet ideen om at de klassiske sivilisasjonene i Hellas og Roma var i sentrum for all innovasjon.
Men iSom et resultat av radiokarbonanalyse viste det seg at de skotske gravene var tusenvis av år eldre enn de greske. Nordlige barbarer var i stand til å designe komplekse strukturer som ligner på klassiske.
Andre bemerkelsesverdige prosjekter var tildelingen av Likkledet i Torino til middelalderen, dateringen av Dødehavsrullene til Kristi tid, og den noe kontroversielle periodiseringen av tegningene i Chauvet-hulen ved 38 000 calBP (ca. 32 000 BP), tusenvis av år tidligere enn forventet.
Radiokarbonanalyse har også blitt brukt for å bestemme tidspunktet for utryddelsen av mammutene og har bidratt til debatten om hvorvidt moderne mennesker og neandertalere møttes eller ikke.
Isotope 14С brukes ikke bare for å bestemme alder. Metoden for radiokarbonanalyse lar oss studere sirkulasjonen i havet og spore bevegelsen av medikamenter i hele kroppen, men dette er et emne for en annen artikkel.
