Analisis radiokarbon telah mengubah pemahaman kita tentang 50,000 tahun yang lalu. Profesor Willard Libby pertama kali menunjukkannya pada tahun 1949, yang mana beliau kemudiannya dianugerahkan Hadiah Nobel.
Kaedah dating
Intipati analisis radiokarbon adalah untuk membandingkan tiga isotop karbon yang berbeza. Isotop unsur tertentu mempunyai bilangan proton yang sama dalam nukleus, tetapi bilangan neutron yang berbeza. Ini bermakna walaupun terdapat persamaan kimia yang hebat, ia mempunyai jisim yang berbeza.
Jumlah jisim isotop ditunjukkan oleh indeks berangka. Walaupun isotop yang lebih ringan 12C dan 13C adalah stabil, isotop terberat 14C (radiokarbon) adalah radioaktif. Terasnya sangat besar sehingga tidak stabil.
Dari masa ke masa, 14C, asas pentarikhan radiokarbon, mereput menjadi nitrogen 14N. Kebanyakan karbon-14 tercipta di atmosfera atas, di mana neutron yang dihasilkan oleh sinar kosmik bertindak balas dengan atom 14N.
Kemudian ia teroksida kepada 14CO2, memasuki atmosfera dan bercampur dengan 12 CO2 dan 13CO2. Karbon dioksida digunakantumbuhan semasa fotosintesis dan dari situ melalui rantai makanan. Oleh itu, setiap tumbuhan dan haiwan dalam rantai ini (termasuk manusia) akan mempunyai jumlah yang sama 14C berbanding 12C dalam atmosfera (nisbah14S:12S).
Penghadan kaedah
Apabila makhluk hidup mati, tisu tidak lagi diganti dan pereputan radioaktif 14C menjadi jelas. Selepas 55,000 tahun, 14C telah mereput sehinggakan sisanya tidak dapat diukur lagi.
Apakah pentarikhan radiokarbon? Pereputan radioaktif boleh digunakan sebagai "jam" kerana ia bebas daripada keadaan fizikal (cth suhu) dan kimia (cth kandungan air). Separuh daripada 14C yang terkandung dalam sampel akan mereput dalam 5730 tahun.
Oleh itu, jika anda mengetahui nisbah 14C:12C pada masa kematian dan nisbah hari ini, maka anda boleh mengira berapa lama masa telah berlalu. Malangnya, tidak begitu mudah untuk mengenal pasti mereka.
Analisis radiokarbon: margin ralat
Jumlah 14C dalam atmosfera, oleh itu dalam tumbuhan dan haiwan, tidak selalunya tetap. Sebagai contoh, ia berbeza-beza bergantung kepada berapa banyak sinar kosmik yang sampai ke Bumi. Ia bergantung pada aktiviti suria dan medan magnet planet kita.
Nasib baik, adalah mungkin untuk mengukur turun naik ini dalam sampel bertarikh dengan kaedah lain. Anda boleh mengira cincin tahunan pokok dan perubahan dalam kandungannyaradiokarbon. Daripada data ini, "lengkung penentukuran" boleh dibina.
Pada masa ini, usaha sedang dijalankan untuk mengembangkan dan memperbaikinya. Pada tahun 2008, hanya tarikh radiokarbon sehingga 26,000 tahun boleh ditentukur. Hari ini keluk telah dilanjutkan kepada 50,000 tahun.
Apakah yang boleh diukur?
Tidak semua bahan boleh diberi tarikh dengan kaedah ini. Kebanyakan, jika tidak semua, sebatian organik membenarkan pentarikhan radiokarbon. Sesetengah bahan bukan organik, seperti komponen aragonit cengkerang, juga boleh diberi tarikh, kerana karbon-14 digunakan dalam pembentukan mineral.
Bahan yang telah bertarikh sejak permulaan kaedah tersebut termasuk arang, kayu, ranting, biji, tulang, cengkerang, kulit, gambut, kelodak, tanah, rambut, tembikar, debunga, lukisan dinding, batu karang, sisa darah, kain, kertas, perkamen, damar dan air.
Analisis radiokarbon bagi logam tidak boleh dilakukan jika ia tidak mengandungi karbon-14. Pengecualian ialah produk besi, yang dibuat menggunakan arang batu.
Bilangan berganda
Disebabkan komplikasi ini, tarikh radiokarbon dibentangkan dalam dua cara. Pengukuran tidak ditentukur diberikan pada tahun sebelum 1950 (BP). Tarikh yang ditentukur juga dibentangkan sebagai BC. e., dan selepas, serta menggunakan unit calBP (ditentukur sehingga sekarang, sebelum 1950). Ini ialah "anggaran terbaik" umur sebenar sampel, tetapi perlu untuk dapat kembali kedata lama dan tentukurnya kerana kajian baharu terus mengemas kini keluk penentukuran.
Kuantiti dan kualiti
Kesukaran kedua ialah kelaziman 14С yang sangat rendah. Hanya 0.0000000001% daripada karbon dalam atmosfera hari ini ialah 14C, menjadikannya amat sukar untuk diukur dan amat sensitif terhadap pencemaran.
Pada tahun-tahun awal, analisis radiokarbon produk pereputan memerlukan sampel yang besar (cth, separuh tulang paha manusia). Banyak makmal kini menggunakan Accelerator Mass Spectrometer (AMS), yang boleh mengesan dan mengukur kehadiran pelbagai isotop, serta mengira atom karbon-14 individu.
Kaedah ini memerlukan kurang daripada 1 gram tulang, tetapi beberapa negara mampu membeli lebih daripada satu atau dua AMS, yang berharga lebih daripada $500,000. Sebagai contoh, Australia hanya mempunyai 2 daripada instrumen ini yang mampu melakukan pentarikhan radiokarbon, dan ia tidak dapat dicapai oleh kebanyakan negara membangun.
Kebersihan adalah kunci kepada ketepatan
Selain itu, sampel mesti dibersihkan dengan teliti daripada pencemaran karbon daripada pelekat dan tanah. Ini amat penting untuk bahan yang sangat lama. Jika 1% unsur dalam sampel berusia 50,000 tahun berasal daripada bahan pencemar moden, ia akan bertarikh 40,000 tahun.
Atas sebab ini, penyelidik sentiasa membangunkan yang baharukaedah pembersihan bahan yang cekap. Mereka boleh memberi kesan yang ketara ke atas keputusan yang diberikan oleh analisis radiokarbon. Ketepatan kaedah telah meningkat dengan ketara dengan pembangunan kaedah baru pembersihan dengan karbon teraktif ABOx-SC. Ini membolehkan, sebagai contoh, untuk menangguhkan tarikh ketibaan orang pertama di Australia selama lebih daripada 10 ribu tahun.
Analisis radiokarbon: kritikan
Kaedah yang membuktikan bahawa lebih daripada 10 ribu tahun telah berlalu sejak permulaan Bumi, yang disebut dalam Alkitab, telah berulang kali dikritik oleh pencipta penciptaan. Sebagai contoh, mereka berpendapat bahawa dalam tempoh 50,000 tahun sampel harus bebas daripada karbon-14, tetapi arang batu, minyak dan gas asli, dipercayai berusia berjuta-juta tahun, mengandungi jumlah yang boleh diukur isotop ini, yang disahkan oleh pentarikhan radiokarbon. Ralat pengukuran dalam kes ini lebih besar daripada sinaran latar belakang, yang tidak boleh dihapuskan di makmal. Iaitu, sampel yang tidak mengandungi satu atom karbon radioaktif akan menunjukkan tarikh 50 ribu tahun. Walau bagaimanapun, fakta ini tidak mempersoalkan tarikh objek tersebut, malah lebih-lebih lagi tidak menunjukkan bahawa minyak, arang batu dan gas asli lebih muda daripada usia ini.
Selain itu, ahli penciptaan mencatatkan beberapa keanehan dalam pentarikhan radiokarbon. Sebagai contoh, pentarikhan moluska air tawar telah menentukan umur mereka melebihi 2,000 tahun, yang, pada pendapat mereka, mencemarkan kaedah ini. Malah, didapati bahawa kerang mendapat sebahagian besar karbonnya daripada batu kapur dan humus, yang sangat rendah dalam 14C, kerana mineral ini sangat tua dan tidak mempunyai akses kepadakarbon udara. Analisis radiokarbon, yang ketepatannya dalam kes ini boleh dipersoalkan, sebaliknya benar. Kayu, sebagai contoh, tidak mempunyai masalah ini, kerana tumbuhan mendapat karbon terus daripada udara, yang mengandungi dos penuh 14C.
Hujah lain yang menentang kaedah ini ialah hakikat bahawa pokok boleh membentuk lebih daripada satu gelang dalam satu tahun. Ini benar, tetapi lebih kerap berlaku bahawa mereka tidak membentuk cincin pertumbuhan sama sekali. Kayu pinus bristlecone, yang menjadi asas kebanyakan ukuran, mempunyai 5% kurang gelang daripada usia sebenar.
Menetapkan tarikh
Analisis radiokarbon bukan sahaja kaedah, tetapi penemuan menarik pada masa lalu dan masa kini. Kaedah ini membolehkan ahli arkeologi menyusun penemuan mengikut kronologi tanpa memerlukan rekod bertulis atau syiling.
Pada abad ke-19 dan awal abad ke-20, ahli arkeologi yang sangat sabar dan berhati-hati mengaitkan tembikar dan alat batu dari kawasan geografi yang berbeza dengan mencari persamaan dalam bentuk dan corak. Kemudian, menggunakan idea bahawa gaya objek berkembang dan menjadi lebih kompleks dari semasa ke semasa, mereka boleh menyusunnya.
Oleh itu, makam berkubah besar (dikenali sebagai tholos) di Greece dianggap sebagai pelopor struktur serupa di pulau Scotland, Maeshowe. Ini menyokong idea bahawa tamadun klasik Greece dan Rom berada di tengah-tengah semua inovasi.
Namun, dalamHasil daripada analisis radiokarbon, ternyata makam Scotland beribu-ribu tahun lebih tua daripada kubur Yunani. Orang gasar utara mampu mereka bentuk struktur kompleks yang serupa dengan struktur klasik.
Projek terkenal lain ialah penugasan Kafan Turin pada zaman pertengahan, pentarikhan Skrol Laut Mati ke zaman Kristus, dan periodisasi lukisan yang agak kontroversial di Gua Chauvet pada 38,000 calBP (kira-kira 32,000 BP), beribu-ribu tahun lebih awal daripada jangkaan.
Analisis radiokarbon juga telah digunakan untuk menentukan masa kepupusan mammoth dan telah menyumbang kepada perdebatan sama ada manusia moden dan Neanderthal bertemu atau tidak.
Isotop 14С digunakan bukan sahaja untuk menentukan umur. Kaedah analisis radiokarbon membolehkan kita mengkaji peredaran lautan dan mengesan pergerakan dadah ke seluruh badan, tetapi ini adalah topik untuk artikel lain.
