Co je to radiokarbonová analýza?

Radiokarbonová analýza změnila naše vnímání posledních 50 000 let. Profesor Willard Libby poprvé prokázal to v roce 1949, pro který později získal Nobelovu cenu.

Způsob datování

Podstatou radiokarbonové analýzy je porovnání tří různých izotopů uhlíku. Izotopy určitého prvku mají stejný počet protonů v jádru, ale odlišný počet neutronů. To znamená, že s velkou chemickou podobností mají různé hmoty.

Celková hmotnost izotopu je označena číselným indexem. Lepší izotopy ^12.C a ^{13. místo}S stabilním, nejtěžším izotopem ^{14. místo}C (radiokarbon) je radioaktivní. Jeho jádro je tak velké, že je nestabilní.

Časem ^{14. místo}C - základ radiokarbonové analýzy - se rozkládá na dusík ^{14. místo}N. Většina uhlíku-14 je vytvořena v horní atmosféře, kde neutrony, které jsou tvořeny působením kosmických paprsků, reagují s atomy ^{14. místo}N.

Pak se oxiduje ^{14. místo}CO₂, proniká do atmosféry a mísí se ^12.CO₂ a ^{13. místo}CO₂. Oxid uhličitý se používá v rostlinách v procesu fotosyntézy a odtud prochází potravinovým řetězcem. Proto každá rostlina a zvíře v tomto řetězci (včetně lidí) bude mít stejné množství ^{14. místo}C ve srovnání s ^12.C v atmosféře (poměr ^{14. místo}C:^12.C).

Omezení metody

Když živé věci zemřou, tkáň již není nahrazena a radioaktivní rozklad ^{14. místo}C se stává explicitní. Za 55 tisíc let ^{14. místo}C se rozkládá, takže jeho pozůstatky již nelze měřit.

Co je to radiokarbonová analýza? Radioaktivní rozklad může být použit jako "hodiny", protože nezávisí na fyzikálních (například teplotních) a chemických (např. vodních) podmínkách. Za 5 730 let, polovina z ^{14. místo}C obsažených ve vzorku.

Proto, pokud vztah ^{14. místo}C:^12.C v době smrti a dnešního poměru můžete vypočítat, kolik času uplynulo. Bohužel není snadné je určit.

Analýza radiokarbonů: chyba

Počet ^{14. místo}C v atmosféře, tedy u rostlin a zvířat, nebyl vždy trvalý. Například se liší v závislosti na tom, kolik kosmických paprsků dosáhne Země. To závisí na sluneční aktivitě a magnetickém poli naší planety.

Naštěstí je možné tyto kmity měřit ve vzorcích datovaných jinými metodami. Lze vypočítat roční kruhy stromů a změnu jejich obsahu radioakarbonů. Z těchto dat lze vytvořit "kalibrační křivku".

V současné době probíhají práce na jeho rozšíření a zlepšování. V roce 2008 bylo možné kalibrovat pouze data radiokarbonů na 26 000 let. Dnes je křivka rozšířena na 50 000 let.

Co lze měřit?

Ne všechny materiály mohou být datovány touto metodou. Většina, ne-li všichni, organických sloučenin umožňuje analýzu radiokarbonů. Některé anorganické látky, jako je aragonitová složka skořápky, mohou také být datovány, protože uhlík byl použit k vytvoření minerálu.

Materiály, které byly datovány od vytvoření metody, obsahují uhlí, strom, větve, semena, kosti, skořápky, kůže, rašelina, bahno, půda, na vlasy, keramika, pyl, nástěnné malby, koráli, zbytky krve, tkání, papír, pergamen, pryskyřice a vody.

Radiokarbonová analýza kovu je nemožná, pokud neobsahuje uhlík-14. Výjimkou jsou výrobky z železa, jejichž výroba využívá uhlí.

Dvojitý účet

Kvůli této komplikaci jsou data o radiokarbonu prezentována dvěma způsoby. Nekalibrované měření jsou dány počtem let před rokem 1950 (BP). Kalibrované termíny jsou také uvedeny jako BC. e. a po, stejně jako s použitím jednotky calBP (kalibrované do dnešního dne až do roku 1950). Jedná se o "nejlepší odhad" skutečného věku vzorku, je však třeba se vrátit ke starým údajům a kalibrovat je, protože nový výzkum neustále aktualizuje kalibrační křivku.

Množství a kvalita

Druhou obtížemi je extrémně nízká prevalence ^{14. místo}C. V současné atmosféře je pouze 0,000000001% uhlíku ^{14. místo}C, což způsobuje neuvěřitelné obtíže při měření a je extrémně citlivé na kontaminaci.

V raných letech vyžadovala radiokarbonová analýza rozkladných produktů velké vzorky (například polovina lidské stehenní kosti). Mnoho laboratoří nyní používá hmotnostní spektrometr s urychlovačem (AMS), který může detekovat a měřit přítomnost různých izotopů a také vypočítat počet jednotlivých atomů uhlíku-14.

Tato metoda vyžaduje méně než 1 g kostní tkáně, ale jen málo zemí si může dovolit více než jednu nebo dvě AMS, jejichž hodnota přesahuje 500 tisíc dolarů. Například Austrálie má pouze dvě taková zařízení, která jsou schopna analyzovat radiokarbony a jsou pro většinu rozvojových zemí nedosažitelná.

Čistota je klíčem k přesnosti

Kromě toho by měly být vzorky důkladně vyčištěny z kontaminace uhlíkem z lepidla a půdy. To je zvláště důležité pro velmi staré materiály. Pokud bude 1% prvku ve vzorku ve věku 50 tisíc let pocházet z moderního znečišťovatele, bude datováno jako čtyřicetiletý.

Z tohoto důvodu vědci neustále vyvíjejí nové metody efektivního čištění materiálů. Mohou mít významný vliv na výsledek, který dává radiokarbonovou analýzu. Přesnost metody se výrazně zvýšila vývojem nové metody čištění pomocí aktivního uhlí ABOx-SC. To umožnilo například odložit datum příjezdu prvních lidí do Austrálie na více než 10 tisíc let.

Radiokarbonová analýza: kritika

Metoda, která dokládá, že mnohem více než 10 tisíc let, zmíněných v Bibli, opakovaně kritizovali kreacionisté od doby vzniku Země. Například, se tvrdí, že více než 50.000. Let, by neměly být uhlík-14 vzorků, ale v uhlí, ropy a zemního plynu, věku, předpokládá se, že miliony let, obsahuje měřitelné množství tohoto izotopu, což potvrzuje analýza radiokarbonové. Chyba měření s více zářením na pozadí, ze kterého není možné se zbavit v laboratoři. To znamená, že vzorek, ve kterém není obsažen žádný atom radioaktivního uhlí, bude mít datum 50 000 let. Tato skutečnost však nespochybňuje datování objektů a navíc neznamená, že ropa, uhlí a zemní plyn jsou mladší než tento věk.

Kreacionisté také zaznamenávají některé zvláštnosti v radiokarbonové analýze. Datování sladkovodních měkkýň například určilo jejich věk jako přesahující 2000 let, což podle jejich názoru diskredituje tuto metodu. Ve skutečnosti je zjištěno, že měkkýši dostávají většinu uhlíku z vápence a humusu, což je obsah ^{14. místo}C, která je velmi nízká, protože tyto minerály jsou velmi staré a nemají přístup k uhlíku. Analýza radiokarbonů, jejíž přesnost může být v tomto případě zpochybněna, jinak odpovídá skutečnosti. Dřevo například nemá takový problém, protože rostliny dostávají uhlík přímo ze vzduchu, který obsahuje celou dávku ^{14. místo}C.

Dalším argumentem proti této metodě je skutečnost, že stromy jsou schopny tvořit více než jeden prsten v jednom roce. To je pravda, ale častěji se stává, že nevytvářejí roční kroužky. Smrková borovice, na jejímž základě se většina měření provádí, má o 5% méně kroužků než skutečný věk.

Nastavení data

Radiokarbonová analýza je nejen metoda, ale také vzrušující objev v naší minulosti a současnosti. Metoda umožnila archeologům vyhledávat nálezy v chronologickém pořadí bez potřeby písemných záznamů nebo mincí.

V 19. a počátku 20. století spojili neuvěřitelně trpěliví a opatrní archeologové hrnčířské a kamenné nástroje různých geografických oblastí vyhledáním podobností ve tvaru a vzorech. Pak pomocí myšlenky, že styly objektů se vyvinuly a staly se složitějšími s časem, mohly je umístit do pořádku.

Velké klenuté hroby (známé jako toloty) v Řecku byly považovány za předchůdky takových struktur na skotském ostrově Meißhau. To podpořilo myšlenku, že klasická civilizace Řecka a Říma byly v centru všech inovací.

Nicméně v důsledku radiokarbonových analýz bylo zjištěno, že skotské hroby jsou o tisíce let starší než řecké hroby. Severní barbarové dokázali navrhnout složité struktury podobné klasickým konstrukcím.

Jiný známý projekt byl přiřazení Turínského plátna do středověkého období datování svitků od Mrtvého moře v době Krista, a několik kontroverzní postavy v periodizaci jeskyně Shove věk 38 000 calBP (přibližně 32 000 BP), o tisíce let dříve, než se očekávalo.

Analýza Radiocarbon byla také použita při určování doby zániku mamutů a přispěl k debatě o tom, zda moderní lidé a neandrtálci se setkal, nebo ne.

Izotop ^{14. místo}C se používá nejen k určení věku. Metoda radiokarbonové analýzy vám umožní prozkoumat oběh oceánu a sledovat pohyb drog v celém těle, ale toto je další téma.