Radiohiilianalyysi on muuttanut käsitystämme viimeisten 50 000 vuoden aj alta. Professori Willard Libby osoitti sen ensimmäisen kerran vuonna 1949, josta hänelle myönnettiin myöhemmin Nobel.
Treffitapa
Radiohiilianalyysin ydin on verrata kolmea erilaista hiilen isotooppia. Tietyn alkuaineen isotoopeilla on sama määrä protoneja ytimessä, mutta eri määrä neutroneja. Tämä tarkoittaa, että suuresta kemiallisesta samank altaisuudestaan huolimatta niillä on erilaiset massat.
Isotoopin kokonaismassa ilmaistaan numeerisella indeksillä. Vaikka kevyemmät isotoopit 12C ja 13C ovat stabiileja, raskain isotooppi 14C (radiohiili) on radioaktiivinen. Sen ydin on niin suuri, että se on epävakaa.
Ajan myötä 14C, radiohiilidatauksen perusta, hajoaa typeksi 14N. Suurin osa hiili-14:stä syntyy yläilmakehässä, jossa kosmisten säteiden tuottamat neutronit reagoivat atomien kanssa 14N.
Sitten se hapettuu 14CO2, tulee ilmakehään ja sekoittuu 12 CO2 ja 13CO2. Hiilidioksidia käytetäänkasveja fotosynteesin aikana ja sieltä ravintoketjun kautta. Siksi jokaisessa tämän ketjun kasvissa ja eläimessä (mukaan lukien ihmiset) on yhtä suuri määrä 14C verrattuna 12C ilmakehässä (suhde)14S:12S).
Menetelmärajoitukset
Kun elävät olennot kuolevat, kudosta ei enää korvata ja radioaktiivinen hajoaminen 14C tulee ilmi. 55 000 vuoden jälkeen 14C on rappeutunut niin paljon, että sen jäänteitä ei voida enää mitata.
Mikä on radiohiilidataus? Radioaktiivista hajoamista voidaan käyttää "kellona", koska se on riippumaton fysikaalisista (esim. lämpötila) ja kemiallisista (esim. vesipitoisuus) olosuhteista. Puolet näytteen sisältämästä 14C:stä hajoaa 5730 vuodessa.
Jos tiedät suhteen 14C:12C kuolinhetkellä ja tämän päivän suhteen, voit laskea kuinka paljon aikaa on kulunut. Valitettavasti niiden tunnistaminen ei ole niin helppoa.
Radiohiilianalyysi: virhemarginaali
14C:n määrä ilmakehässä, siis kasveissa ja eläimissä, ei ole aina ollut vakio. Esimerkiksi se vaihtelee sen mukaan, kuinka monta kosmista sädettä saavuttaa maan. Se riippuu auringon aktiivisuudesta ja planeettamme magneettikentästä.
Onneksi nämä vaihtelut on mahdollista mitata muilla menetelmillä päivätyistä näytteistä. Voit laskea puiden vuosirenkaat ja niiden sisällön muutoksenradiohiili. Näistä tiedoista voidaan muodostaa "kalibrointikäyrä".
Tällä hetkellä sen laajentaminen ja parantaminen on käynnissä. Vuonna 2008 vain 26 000 vuoden ikäiset radiohiilidaatit pystyttiin kalibroimaan. Nykyään käyrä on pidennetty 50 000 vuoteen.
Mitä voidaan mitata?
Kaikkia materiaaleja ei voida päivätä tällä menetelmällä. Useimmat, elleivät kaikki, orgaaniset yhdisteet sallivat radiohiilidatauksen. Jotkut epäorgaaniset materiaalit, kuten kuorien aragoniittikomponentti, voidaan myös päivämäärää, koska hiili-14:ää käytettiin mineraalin muodostuksessa.
Materiaaleja, jotka on päivätty menetelmän perustamisen jälkeen, ovat puuhiili, puu, oksia, siemenet, luut, kuoret, nahka, turve, liete, maa, hiukset, keramiikka, siitepöly, seinämaalaukset, koralli, veren jäännökset, kangas, paperi, pergamentti, hartsi ja vesi.
Metallin radiohiilianalyysi ei ole mahdollista, jos se ei sisällä hiili-14:ää. Poikkeuksena ovat rautatuotteet, jotka valmistetaan kivihiilestä.
Tuplalaskenta
Tästä ongelmasta johtuen radiohiilipäivämäärät esitetään kahdella tavalla. Kalibroimattomat mittaukset on annettu vuotta 1950 edeltävinä vuosina (BP). Kalibroidut päivämäärät esitetään myös nimellä BC. e., ja sen jälkeen, sekä käyttämällä calBP-yksikköä (kalibroitu tähän päivään asti, ennen vuotta 1950). Tämä on "paras arvio" näytteen todellisesta iästä, mutta siihen on voitava palatavanhat tiedot ja kalibroi ne, kun uudet tutkimukset päivittävät kalibrointikäyrää.
Määrä ja laatu
Toinen vaikeus on 14С erittäin alhainen esiintyvyys. Vain 0,0000000001 % nykypäivän ilmakehän hiilestä on 14C, mikä tekee siitä uskomattoman vaikean mitata ja on erittäin herkkä saasteille.
Alkuvuosina hajoamistuotteiden radiohiilianalyysi vaati v altavia näytteitä (esim. puolikasta ihmisen reisiluua). Monet laboratoriot käyttävät nykyään kiihdytinmassaspektrometria (AMS), jolla voidaan havaita ja mitata eri isotooppeja sekä laskea yksittäisiä hiili-14-atomeja.
Tämä menetelmä vaatii alle 1 gramman luuta, mutta harvalla maalla on varaa useampaan kuin yhteen tai kahteen AMS:ään, jotka maksavat yli 500 000 dollaria. Esimerkiksi Australiassa on vain 2 näistä välineistä, jotka pystyvät mittaamaan radiohiilia, ja ne ovat suuren osan kehitysmaista ulottumattomissa.
Puhtaus on tarkkuuden avain
Lisäksi näytteet on puhdistettava huolellisesti liiman ja lian hiilikontaminaatiosta. Tämä on erityisen tärkeää erittäin vanhoille materiaaleille. Jos 1 % 50 000 vuotta vanhan näytteen alkuaineesta on peräisin nykyaikaisesta saasteesta, sen ikä on 40 000 vuotta.
Tästä syystä tutkijat kehittävät jatkuvasti uuttamenetelmiä materiaalien tehokkaaseen puhdistamiseen. Niillä voi olla merkittävä vaikutus radiohiilianalyysin antamiin tuloksiin. Menetelmän tarkkuus on parantunut merkittävästi, kun kehitettiin uusi puhdistusmenetelmä aktiivihiilellä ABOx-SC. Tämä mahdollisti esimerkiksi lykätä ensimmäisten ihmisten saapumispäivää Australiaan yli 10 tuhatta vuotta.
Radiohiilianalyysi: kritiikki
Kreationistit ovat arvostelleet toistuvasti menetelmää, jolla todistetaan, että Maan syntymästä on kulunut paljon yli 10 tuhatta vuotta, ja joka mainitaan Raamatussa. He esimerkiksi väittävät, että 50 000 vuoden sisällä näytteiden pitäisi olla vapaita hiili-14:stä, mutta hiili, öljy ja maakaasu, joiden uskotaan olevan miljoonia vuosia vanhoja, sisältävät mitattavissa olevia määriä tätä isotooppia, mikä vahvistetaan radiohiilidatauksella. Mittausvirhe on tässä tapauksessa suurempi kuin taustasäteily, jota ei voida poistaa laboratoriossa. Eli näyte, joka ei sisällä yhtä radioaktiivista hiiliatomia, näyttää päivämäärän 50 tuhatta vuotta. Tämä tosiasia ei kuitenkaan aseta kyseenalaiseksi esineiden ajoitusta, eikä varsinkaan osoita öljyn, kivihiilen ja maakaasun olevan tätä ikää nuorempia.
Lisäksi kreationistit panevat merkille joitain kummallisuuksia radiohiilidatauksessa. Esimerkiksi makeanveden nilviäisten ikä on määritellyt yli 2 000 vuoden ikäiseksi, mikä heikentää heidän mielestään tätä menetelmää. Itse asiassa on havaittu, että äyriäiset saavat suurimman osan hiilestään kalkkikivestä ja humuksesta, jotka ovat hyvin vähän 14C:ssa, koska nämä mineraalit ovat hyvin vanhoja eivätkä pääseilma hiili. Radiohiilianalyysi, jonka tarkkuutta voidaan tässä tapauksessa kyseenalaistaa, on muuten totta. Esimerkiksi puulla ei ole tätä ongelmaa, koska kasvit saavat hiiltä suoraan ilmasta, joka sisältää täyden annoksen 14C.
Toinen argumentti menetelmää vastaan on se, että puut voivat muodostaa useamman kuin yhden renkaan yhdessä vuodessa. Tämä on totta, mutta useammin tapahtuu, että ne eivät muodosta kasvurenkaita ollenkaan. Harjaskäpymännyssä, johon useimmat mittaukset perustuvat, on 5 % vähemmän renkaita kuin sen todellinen ikä.
Päivämäärän asettaminen
Radiohiilianalyysi ei ole vain menetelmä, vaan jännittäviä löytöjä menneisyydestämme ja nykyisyydestämme. Menetelmän ansiosta arkeologit pystyivät järjestämään löydöt kronologiseen järjestykseen ilman kirjallisia muistiinpanoja tai kolikoita.
1800-luvulla ja 1900-luvun alussa uskomattoman kärsivälliset ja huolelliset arkeologit yhdistivät eri maantieteellisiltä alueilta peräisin olevia keramiikkaa ja kivityökaluja etsimällä yhtäläisyyksiä muodoista ja kuvioista. Sitten he voisivat laittaa ne järjestykseen käyttämällä ajatusta, että objektityylit kehittyivät ja muuttuivat monimutkaisemmiksi ajan myötä.
Siksi Kreikan suuria kupolihautoja (tunnetaan nimellä tholos) pidettiin vastaavien rakenteiden edelläkävijöinä Skotlannin Maeshowen saarella. Tämä tuki ajatusta, että Kreikan ja Rooman klassiset sivilisaatiot olivat kaiken innovaation keskipisteessä.
Kuitenkin sisäänRadiohiilianalyysin tuloksena kävi ilmi, että skotlantilaiset haudat olivat tuhansia vuosia vanhempia kuin kreikkalaiset. Pohjoiset barbaarit pystyivät suunnittelemaan monimutkaisia rakenteita, jotka olivat samanlaisia kuin klassiset.
Muita merkittäviä projekteja olivat Torinon käärinliinan osoittaminen keskiajalle, Kuolleenmeren kääröjen ajoittaminen Kristuksen aikaan ja Chauvetin luolassa olevien piirustusten hieman kiistanalainen periodisointi 38 000 calBP:ssä (noin 32 000 BP), tuhansia vuosia odotettua aikaisemmin.
Radiohiilianalyysiä on käytetty myös mammuttien sukupuuttoon kuolemisen ajankohdan määrittämiseen, ja se on edistänyt keskustelua siitä, kohtasivatko nykyihmiset ja neandertalilaiset vai eivät.
Isotooppia 14С ei käytetä vain iän määrittämiseen. Radiohiilianalyysimenetelmän avulla voimme tutkia v altameren kiertoa ja seurata lääkkeiden liikkumista kehossa, mutta tämä on toisen artikkelin aihe.
