Radijo anglies analizė pakeitė mūsų supratimą apie pastaruosius 50 000 metų. Profesorius Willardas Libby pirmą kartą tai pademonstravo 1949 m., už ką vėliau buvo apdovanotas Nobelio premija.
Pasimatymo būdas
Radio anglies analizės esmė – palyginti tris skirtingus anglies izotopus. Tam tikro elemento izotopai turi tiek pat protonų branduolyje, bet skirtingą neutronų skaičių. Tai reiškia, kad nepaisant didelio cheminio panašumo, jų masė skiriasi.
Bendra izotopo masė nurodoma skaitiniu indeksu. Nors lengvesni izotopai 12C ir 13C yra stabilūs, sunkiausias izotopas 14C (radiokarbonas) yra radioaktyvus. Jo šerdis yra tokia didelė, kad ji nestabili.
Laikui bėgant 14C, radioaktyviosios anglies datavimo pagrindas, suyra į azotą 14N. Didžioji dalis anglies-14 susidaro viršutiniuose atmosferos sluoksniuose, kur kosminių spindulių sukurti neutronai reaguoja su atomais 14N.
Tada oksiduojasi iki 14CO2, patenka į atmosferą ir susimaišo su 12 CO2 ir 13CO2. Naudojamas anglies dioksidasaugalai fotosintezės metu ir iš ten per mitybos grandinę. Todėl kiekvienas šios grandinės augalas ir gyvūnas (įskaitant žmones) turės vienodą 14C, palyginti su 12C atmosferoje (santykis).14S:12S).
Metodo apribojimai
Gyvoms būtybėms mirštant, audiniai nebepakeičiami ir radioaktyvusis skilimas 14C tampa akivaizdus. Po 55 000 metų 14C taip suiro, kad jo liekanų nebeįmanoma išmatuoti.
Kas yra radioaktyviosios anglies pažinimas? Radioaktyvusis skilimas gali būti naudojamas kaip „laikrodis“, nes jis nepriklauso nuo fizinių (pvz., temperatūros) ir cheminių (pvz., vandens kiekio) sąlygų. Pusė 14C, esančio pavyzdyje, suyra per 5730 metų.
Todėl, jei žinote santykį 14C:12C mirties momentu ir šiandienos santykį, tuomet galite apskaičiuoti kiek laiko praėjo. Deja, juos atpažinti nėra taip paprasta.
Radioangliavandenių analizė: paklaidos riba
14C kiekis atmosferoje, taigi ir augaluose bei gyvūnuose, ne visada buvo pastovus. Pavyzdžiui, jis skiriasi priklausomai nuo to, kiek kosminių spindulių pasiekia Žemę. Tai priklauso nuo saulės aktyvumo ir mūsų planetos magnetinio lauko.
Laimei, šiuos mėginių svyravimus galima išmatuoti kitais metodais. Galite suskaičiuoti medžių metinius žiedus ir jų turinio kitimąradioaktyvioji anglis. Iš šių duomenų galima sudaryti „kalibravimo kreivę“.
Šiuo metu vyksta jo išplėtimo ir tobulinimo darbai. 2008 m. buvo galima sukalibruoti tik radioaktyviosios anglies datas iki 26 000 metų. Šiandien kreivė buvo išplėsta iki 50 000 metų.
Ką galima išmatuoti?
Ne visoms medžiagoms gali būti nustatyta data šiuo metodu. Dauguma, jei ne visi, organiniai junginiai leidžia datuoti radioaktyviąja anglimi. Kai kurios neorganinės medžiagos, pvz., kriauklių aragonito komponentas, taip pat gali būti datuojamos, nes anglis-14 buvo naudojama mineralui formuoti.
Medžiagos, kurios datuojamos nuo metodo įkūrimo, yra medžio anglis, mediena, šakelės, sėklos, kaulai, kriauklės, oda, durpės, dumblas, dirvožemis, plaukai, keramika, žiedadulkės, sienų tapyba, koralai, kraujo liekanos, audinys, popierius, pergamentas, derva ir vanduo.
Metalo radioaktyviosios anglies analizės neįmanoma, jei jame nėra anglies-14. Išimtis yra geležies gaminiai, kurie gaminami naudojant anglį.
Dvigubas skaičius
Dėl šios komplikacijos radioaktyviosios anglies datos pateikiamos dviem būdais. Nekalibruoti matavimai pateikti metais iki 1950 m. (BP). Kalibruotos datos taip pat pateikiamos kaip pr. Kr. e., ir po to, taip pat naudojant calBP vienetą (kalibruotas iki dabar, iki 1950 m.). Tai yra „geriausias“tikrojo imties amžiaus įvertinimas, bet būtina, kad būtų galima grįžti prie josenus duomenis ir kalibruokite juos, nes nauji tyrimai nuolat atnaujina kalibravimo kreivę.
Kiekis ir kokybė
Antras sunkumas yra itin mažas 14С paplitimas. Tik 0,0000000001 % anglies šiandieninėje atmosferoje yra 14C, todėl ją neįtikėtinai sunku išmatuoti ir ji itin jautri taršai.
Pirmaisiais metais skilimo produktų radioaktyviosios anglies analizei reikėjo didžiulių mėginių (pvz., pusės žmogaus šlaunikaulio). Daugelis laboratorijų dabar naudoja greitintuvo masės spektrometrą (AMS), kuris gali aptikti ir išmatuoti įvairių izotopų buvimą, taip pat suskaičiuoti atskirus anglies-14 atomus.
Šis metodas reikalauja mažiau nei 1 gramo kaulo, tačiau tik kelios šalys gali sau leisti daugiau nei vieną ar dvi AMS, kurios kainuoja daugiau nei 500 000 USD. Pavyzdžiui, Australijoje yra tik 2 iš šių prietaisų, galinčių nustatyti radioaktyviosios anglies datavimą, ir jie nepasiekiami daugeliui besivystančių šalių.
Švara – raktas į tikslumą
Be to, mėginiai turi būti kruopščiai išvalyti nuo anglies užteršimo nuo klijų ir dirvožemio. Tai ypač svarbu labai senoms medžiagoms. Jei 1 % elemento 50 000 metų senumo mėginyje yra iš šiuolaikinio teršalo, jo amžius bus 40 000 metų.
Dėl šios priežasties mokslininkai nuolat kuria naujusefektyvaus medžiagų valymo būdai. Jie gali turėti didelės įtakos radioaktyviosios anglies analizės rezultatui. Metodo tikslumas gerokai išaugo sukūrus naują valymo su aktyvuota anglimi ABOx-SC metodą. Tai leido, pavyzdžiui, atidėti pirmųjų žmonių atvykimo į Australiją datą daugiau nei 10 tūkstančių metų.
Radioanglies analizė: kritika
Biblijoje minimas metodas, įrodantis, kad nuo Žemės atsiradimo praėjo daug daugiau nei 10 tūkstančių metų, buvo ne kartą kritikuojamas kreacionistų. Pavyzdžiui, jie teigia, kad per 50 000 metų mėginiuose neturėtų būti anglies-14, tačiau anglies, naftos ir gamtinių dujų, kurios, kaip manoma, milijonų metų, kiekis turi išmatuojamus šio izotopo kiekius, o tai patvirtina radioaktyviosios anglies datavimas. Matavimo paklaida šiuo atveju yra didesnė už foninę spinduliuotę, kurios laboratorijoje neįmanoma pašalinti. Tai yra, mėginys, kuriame nėra nė vieno radioaktyvaus anglies atomo, parodys 50 tūkstančių metų datą. Tačiau šis faktas nekelia abejonių dėl objektų datavimo ir juo labiau nerodo, kad nafta, anglis ir gamtinės dujos yra jaunesni nei šio amžiaus.
Be to, kreacionistai atkreipia dėmesį į kai kurias radioaktyviosios anglies pažinimo keistenybes. Pavyzdžiui, gėlavandenių moliuskų datavimas nustatė, kad jų amžius viršija 2000 metų, o tai, jų nuomone, diskredituoja šį metodą. Tiesą sakant, buvo nustatyta, kad vėžiagyviai didžiąją dalį anglies gauna iš kalkakmenio ir humuso, kurių 14C yra labai mažai, nes šie mineralai yra labai seni ir neturi prieigos prie jų.oro anglis. Radioaktyviosios anglies analizė, kurios tikslumu šiuo atveju galima abejoti, šiaip yra tiesa. Pavyzdžiui, mediena neturi šios problemos, nes augalai anglies gauna tiesiai iš oro, kuriame yra visa 14C.
Kitas argumentas prieš šį metodą yra tai, kad medžiai per vienerius metus gali sudaryti daugiau nei vieną žiedą. Tai tiesa, tačiau dažniau nutinka taip, kad jie visai nesudaro augimo žiedų. Šerelių pušis, iš kurios pagrįsti dauguma matavimų, turi 5 % mažiau žiedų nei tikrasis jos amžius.
Datos nustatymas
Radijo anglies analizė yra ne tik metodas, bet ir įdomūs atradimai mūsų praeityje ir dabartyje. Šis metodas leido archeologams išdėstyti radinius chronologine tvarka, nereikalaujant rašytinių įrašų ar monetų.
XIX a. ir XX amžiaus pradžioje neįtikėtinai kantrūs ir kruopštūs archeologai susiejo skirtingų geografinių vietovių keramiką ir akmeninius įrankius, ieškodami formos ir raštų panašumų. Tada, pasinaudoję idėja, kad objektų stiliai laikui bėgant vystėsi ir tapo sudėtingesni, jie galėjo juos išdėstyti eilės tvarka.
Taigi, dideli kapai su kupolu (žinomi kaip tholos) Graikijoje buvo laikomi panašių struktūrų Škotijos Maeshowe saloje pirmtakais. Tai patvirtino idėją, kad klasikinės Graikijos ir Romos civilizacijos buvo visų naujovių centre.
Tačiau įAtlikus radioaktyviosios anglies analizės rezultatus, paaiškėjo, kad škotų kapai buvo tūkstančius metų senesni už graikiškus. Šiaurės barbarai sugebėjo sukurti sudėtingas struktūras, panašias į klasikines.
Kiti reikšmingi projektai buvo Turino drobulės priskyrimas viduramžių laikotarpiui, Negyvosios jūros ritinių datavimas Kristaus laiku ir šiek tiek prieštaringas piešinių periodizavimas Šove oloje, esant 38 000 calBP (apie 32 000 BP), tūkstančius metų anksčiau nei tikėtasi.
Radiokarboninė analizė taip pat buvo naudojama nustatant mamutų išnykimo laiką ir prisidėjo prie diskusijų, ar šiuolaikiniai žmonės ir neandertaliečiai susitiko, ar ne.
Izotopas 14С naudojamas ne tik amžiui nustatyti. Radioaktyviosios anglies analizės metodas leidžia ištirti vandenyno cirkuliaciją ir atsekti vaistų judėjimą visame kūne, tačiau tai yra kito straipsnio tema.
