Kaj je analiza radioaktivnih ogljikovodikov?

Analiza radiokarbonov je spremenila naše dojemanje zadnjih 50.000 let. Profesor Willard Libby je to najprej demonstriral leta 1949, za kar je bil kasneje dobitnik Nobelove nagrade.

Način dating

Bistvo radiokarbonske analize je primerjava treh različnih izotopov ogljika. Izotopi določenega elementa imajo enako število protonov v jedru, vendar različno število nevtronov. To pomeni, da imajo z veliko kemijsko podobnostjo različne mase.

Skupna masa izotopa se označi s številčnim indeksom. Medtem ko so lažji izotopi ^{12. mesto}C in ¹³S stabilnim, najtežjim izotopom ¹⁴C (radiokarbon) je radioaktiven. Njegova jedro je tako velika, da je nestabilna.

Sčasoma ¹⁴C - osnova radiokarbonske analize - se razgrajuje v dušik ¹⁴N. Večina ogljika-14 se ustvari v zgornji atmosferi, kjer nevtroni, ki nastajajo zaradi delovanja kozmičnih žarkov, reagirajo z atomi ¹⁴N.

Nato se oksidira ¹⁴CO₂, prodre v ozračje in se zmeša ^{12. mesto}CO₂ in ¹³CO₂. V procesu fotosinteze rastline uporabljajo ogljikov dioksid in od tam poteka skozi prehranjevalno verigo. Zato bodo vse rastline in živali v tej verigi (vključno z ljudmi) imele enako količino ¹⁴C v primerjavi z ^{12. mesto}C v atmosferi (razmerje ¹⁴C:^{12. mesto}C).

Omejitve metode

Ko živi živi, ​​tkivo ni več zamenjano in radioaktivno propadanje ¹⁴C postane eksplicitno. V 55 tisoč letih ¹⁴C razgrajuje tako, da se njegovi ostanki ne morejo več meriti.

Kaj je analiza radioaktivnih ogljikovodikov? Radioaktivno razpadanje se lahko uporablja kot "ura", ker ni odvisna od fizičnih (na primer temperature) in kemičnih (npr. vsebnosti vode) pogojev. V 5.730 letih, polovica ¹⁴C v vzorcu.

Zato, če je razmerje ¹⁴C:^{12. mesto}C v času smrti in današnjega razmerja, potem lahko izračunate, koliko časa je minilo. Na žalost jih ni težko določiti.

Analiza radiokarbonov: napaka

Število ¹⁴C v ozračju, zato v rastlinah in živalih ni bilo vedno trajno. Na primer, se razlikuje glede na to, koliko kozmičnih žarkov doseže Zemljo. Odvisno je od sončne aktivnosti in magnetnega polja našega planeta.

Na srečo je mogoče te oscilacije izmeriti v vzorcih z drugimi metodami. Lahko se izračunajo letni obročki dreves in sprememba njihove vsebnosti radioaktivnega ogljika. Iz teh podatkov lahko izdelamo "kalibracijsko krivuljo".

Trenutno je v teku delo, ki ga širi in izboljšuje. Leta 2008 je bilo mogoče kalibrirati samo datume radiokarbonov na 26.000 let. Danes je krivulja razširjena na 50.000 let.

Kaj je mogoče izmeriti?

S tem postopkom ni mogoče dati vseh materialov. Večina, če ne vsi, organske spojine omogočajo analizo radiokarbonov. Nekatere anorganske snovi, kot je aragonitna komponenta lupine, so lahko tudi dated, saj je bil ogljik uporabljen za oblikovanje mineralov.

Materiali, ki so bili datirani od izdelave metode, vključujejo oglje, drevesa, veje, semena, kosti, školjk, usnja, šoto, blato, prst, lasje, keramika, cvetni prah, stenske slike, korale, ostaja v krvi, tkiva, papir, pergament, smole in vodo.

Radiokarbonska analiza kovine je nemogoča, če ne vsebuje ogljika-14. Izjema so izdelki iz železa, katerih proizvodnja uporablja premog.

Dvojni račun

Zaradi tega zapletanja so datumi radiokarbonov predstavljeni na dva načina. Nestrojene meritve so podane s številom let pred letom 1950 (BP). Kalibrirani datumi so predstavljeni tudi kot BC. e. in po tem, kot tudi z uporabo enote calBP (kalibriran do danes, do leta 1950). To je "najboljša ocena" dejanske starosti vzorca, vendar se je treba znova vrniti na stare podatke in ga kalibrirati, saj nove raziskave nenehno posodabljajo kalibracijsko krivuljo.

Količina in kakovost

Druga težava je izjemno nizka razširjenost ¹⁴C. Samo 0,0000000001% ogljika v sodobni atmosferi je ¹⁴C, kar povzroča neverjetne težave pri meritvah in je izjemno občutljivo na kontaminacijo.

V zgodnjih letih je bila za radiokarbonsko analizo produktov razkroja potrebnih veliko vzorcev (na primer polovica človeške stegnenice). Številni laboratoriji zdaj uporabljajo masni spektrometer s pospeševalnikom (AMS), ki lahko zazna in izmeri prisotnost različnih izotopov ter izračuna število posameznih ogljikovih atomov-14.

Ta metoda zahteva manj kot 1 g kostnega tkiva, vendar lahko le nekaj držav privošči več kot enega ali dva AMS, katerih vrednost presega 500 tisoč dolarjev. Na primer, Avstralija ima samo dve taki napravi, ki so zmožne analizo radiokarbonov in so za večino držav v razvoju nedosegljive.

Čistost je ključ do natančnosti

Poleg tega je treba vzorce temeljito očistiti zaradi kontaminacije ogljika iz lepila in tal. To je še posebej pomembno za zelo stare materiale. Če bo 1% elementa v vzorcu 50 tisoč let star iz sodobnega onesnaževalca, bo datiran kot štirideset let star.

Raziskovalci zato razvijajo nove metode za učinkovito čiščenje materialov. Lahko imajo pomemben učinek na rezultat, ki omogoča analizo radiokarbonov. Natančnost metode se je znatno povečala z razvojem nove metode čiščenja z aktivnim ogljem ABOx-SC. To je na primer omogočilo, da se je datum prihoda prvih ljudi v Avstralijo podaljšal že več kot 10 tisoč let.

Radiokarbonska analiza: kritike

Postopek dokazovanja, da je od nastanka Zemlje je veliko več kot 10 tisoč. Leta omenjeni v Svetem pismu, je bilo že večkrat kritizirali stvarjenja. Na primer, trdijo, da je več kot 50 tisoč evrov. Letih, ne bi smelo biti ogljika-14 vzorcev, ampak v premoga, nafte in zemeljskega plina, starost, domneva, da je na milijone let, da vsebuje merljive količine tega izotopa, ki potrjuje analizo radiokarbonskih. Merilna napaka z več sevanjem v ozadju, iz katerega je v laboratoriju nemogoče znebiti. To pomeni, da je vzorec, v katerem ni atomov radioaktivnega ogljika, prikazan datum 50.000 let. Vendar pa to dejstvo ne postavlja pod vprašaj postavitve predmetov in poleg tega ne kaže, da so nafte, premog in zemeljski plin mlajši od te starosti.

Creationists prav tako zabeležijo nekaj čudnosti pri analizi radiokarbonov. Na primer, dati sladkovodni mehkužci so določili starost več kot 2000 let, kar po njihovem mnenju diskreditira to metodo. Pravzaprav je ugotovljeno, da mehkužci prejmejo večino ogljika iz apnenca in humusa, vsebino ¹⁴C, v katerem je zelo nizka, ker so ti minerali zelo stari in nimajo dostopa do ogljikovega zraka. Radiokarbonske analize, katere natančnost je v tem primeru mogoče vprašati, sicer ustreza realnosti. Les na primer nima takega problema, ker rastline sprejemajo ogljik neposredno iz zraka, ki vsebuje polni odmerek ¹⁴C.

Drug argument proti metodi je dejstvo, da lahko drevesa v enem letu oblikujejo več kot en ring. To je res, vendar pogosteje se zgodi, da ne oblikujeta letnih obročev. Smrekov bora, na podlagi katere se večina meritev opravi, ima 5% manj obročkov kot dejansko starost.

Nastavitev datuma

Radiokarbonska analiza ni samo metoda, ampak tudi vznemirljivo odkritje v preteklosti in sedanjosti. Metoda je arheologom omogočila, da najdejo najdbe v kronološkem vrstnem redu brez potrebe po pisnih zapisih ali kovancih.

V 19. in v začetku 20. stoletja so neverjetno pazljivi in ​​previdni arheologi povezali lončarska in kamnita orodja različnih geografskih regij z iskanjem podobnosti v obliki in vzorcih. Potem, z uporabo ideje, da so se slogi predmetov razvili in postali bolj zapleteni s časom, bi jih lahko postavili v red.

Tako so bile v Grčiji velike prekoračene grobnice (znane kot toloti), ki so bile predhodnice takih struktur na škotskem otoku Meißhau. To je podprlo idejo, da so klasične civilizacije Grčije in Rima v središču vseh inovacij.

Vendar pa je bilo zaradi analize radiokarbonov ugotovljeno, da so škotske grobnice na tisoče let starejše od grških grobnic. Severni barbarji so lahko oblikovali kompleksne strukture, podobne klasičnim.

Drugi znan projekt je bil odstop od Torinski prt na srednjeveškem obdobju dating of the Dead Sea Scrolls času Kristusa, in več spornih številke v periodizacije jama Shove starost 38.000 calBP (približno 32.000 BP), na tisoče let prej kot je bilo pričakovano.

Analiza Radiokarbonsko je bil uporabljen tudi pri določanju časa izumrtja mamuti in prispeval k razpravi glede tega, ali moderni ljudje in neandertalci izpolnjeni ali ne.

Izotop ¹⁴C se uporablja ne samo za določanje starosti. Metoda radiokarbonske analize vam omogoča, da raziskujete kroženje oceana in sledite gibanju drog po telesu, vendar je to še ena tema.