Hetven évvel ezelőtt, Willard Libby amerikai vegyész kidolgozott egy ötletes módszert az organikus anyagok randiához. Technikája, melyet szénszentelésnek hívtak, forradalmasította a régészet területét.
kapcsolodo tartalom
- Az éghajlatváltozás megszakíthatja a karbon társkereső
Most a kutatók pontosan kiszámíthatták bármilyen szerves anyagból készült tárgy életkorát, megfigyelve, hogy mekkora része maradt a szén bizonyos formájából, majd hátrafelé kiszámítva annak meghatározására, hogy az az anyag, ahonnan az anyag származik, meghalt. Ez a technika, amely 1960-ban elnyerte a Libby Nobel-díjat, lehetővé tette a kutatók számára, hogy ragaszkodjanak az ősi múmiák tetoválásaihoz, megállapítsák, hogy egy brit könyvtár a világ egyik legrégebbi koránját tartja, és kitalálják, hogy a legtöbb emberkereskedelem elefántcsont az utóbbi háromban megölt elefántokból származik. évek.
Manapság az a szén-dioxid mennyiség, amelyet az emberek szivattyúznak a Föld légköréhez, azzal fenyeget, hogy a technika pontosságát eltorzítja a jövőbeli régészek számára, akik a saját időnkre néznek. Ennek oka az, hogy a fosszilis tüzelőanyagok megváltoztathatják ma az új szerves anyagok radio szén-dioxid-korát, így nehéz megkülönböztetni őket az ősi anyagoktól. Szerencsére a tegnap a Environmental Research Letters folyóiratban közzétett kutatás lehetőséget kínál Libby munkájának megmentésére és e kritikus randevú technika újjáélesztésére: egyszerűen nézzen meg egy másik szén izotópot.
Az izotóp egy olyan elem, amely bizonyos számú neutronnal rendelkezik, amelyek az atom atomjában lévő szubatomi részecskék, amelyeknek nincs töltése. Noha a protonok és elektronok száma egy atomban meghatározza, hogy milyen elem ez, a neutronok száma ugyanannak az elemnek a különféle atomjai között nagymértékben változhat. A Föld összes szénjének csaknem 99% -a szén-12, azaz minden atom magjában 12 neutront tartalmaz. Az Ön inge, a szén-dioxid, amelyet belélegz, valamint az állatok és növények, amelyeket eszel, mindenekelőtt szén-12-ből származnak.
A szén-12 stabil izotóp, azaz annak mennyisége bármely anyagban évről évre, évszázadra egy évben változatlan marad. A Libby úttörő radiokarbon társkereső technikája ehelyett a szén sokkal ritkább izotópját vizsgálta: Carbon-14. A 12. szén-dioxiddal ellentétben ez a szén izotóp instabil, atomjai több ezer éves időszak alatt nitrogén izotópjává bomlanak. Az új szén-14 folyamatos sebességgel termelődik a Föld felső légkörében, ugyanakkor a Nap sugarai nitrogénatomokat sztrájkolnak.
A radiokarbon társulás kihasználja ezt a kontrasztot a stabil és instabil szén-izotóp között. Élete során egy növény folyamatosan szén-dioxidot vesz fel a légkörből fotoszintézis útján. Az állatok viszont fogyasztják ezt a szént, amikor növényeket esznek, és a szén elterjed az élelmiszer-cikluson keresztül. Ez a szén a szén-12 és a szén-14 állandó arányát tartalmazza.
Amikor ezek a növények és állatok meghalnak, abbahagyják a szén felvételét. Ettől a ponttól kezdve a növényekből vagy állatokból megmaradt anyagokban a szén-14 mennyisége az idő múlásával csökken, míg a szén-12 mennyisége változatlan marad. A szerves anyag radioaktív szén-dioxiddal történő meghatározásához egy tudós meg tudja mérni a fennmaradó szén-14 és a változatlan szén-12 arányát, hogy megtudja, mennyi idő telt el az anyag forrása óta. A technológia fejlődése sok esetben lehetővé tette a rádiószén-dioxid-adatok pontosabbá tételét mindössze néhány évtized alatt.
A szén-dioxid ragyogó módszer a régészek számára az atomok bomlásának természetes módszereinek kihasználására. Sajnos az emberek a rendetlenség küszöbén vannak.
A szén-14 képződés lassú, állandó folyamatát a légkör felső részében az elmúlt évszázadokban törpék zajlott le az emberek, amikor fosszilis tüzelőanyagokból a szént a levegőbe vezetik. Mivel a fosszilis tüzelőanyagok több millió évesek, nem tartalmaznak mérhető mennyiségű szén-14-et. Így, mivel millió tonna szén-12 kerül a légkörbe, e két izotóp állandó aránya megszakad. A múlt évben közzétett tanulmányban a Imperial College London fizikusa, Heather Graven rámutatott, hogy ezek az extra szén-dioxid-kibocsátások hogyan torzítják a rádiószén korát.
2050-re úgy tűnik, hogy az új szerves anyagminták radioaktív szén-dioxid dátuma megegyezik az 1000 évvel ezelőtti mintákkal - mondta Peter Köhler, az új tanulmány vezető szerzője és az Alfred Wegener Poláris és Tengeri Kutatási Intézet fizikusa. A fosszilis tüzelőanyagok égéséből származó folyamatos szén-dioxid-kibocsátás tovább rontja az arányokat. "Néhány évtized alatt nem leszünk képesek megkülönböztetni, hogy bármely radiokarbon-korszak kijutunk-e, vagy lehet, hogy a szén a múltból vagy a jövőből" - mondja Köhler.
Graven kutatásainak ihlette Köhler felhívta a figyelmet a természetben előforduló stabil szén izotópra: a szén-13-ra. Noha a szén-13 a Föld légkörének alig több mint egy százalékát foglalja magában, a növények a fotoszintézis során sokkal kisebb sebességgel veszik fel a nagyobb, nehezebb atomjaikat, mint a szén-12. Így a szén-13 nagyon alacsony szintű található a növényekből és az azokat megelő állatokból előállított fosszilis tüzelőanyagokban. Más szavakkal, ha ezeket a fosszilis tüzelőanyagokat égetik, akkor a szén-13 légköri szintje is eltörpül.
Annak megmérésével, hogy a szén-13 ezen szintjei torzulnak-e egy objektumban, amelynek radiokarbon-keltezésű, a jövő kutatói megtudhatják, hogy a tárgy szén-14 szintjét torzítják-e a fosszilis tüzelőanyagok kibocsátása. Egy objektum vártnál alacsonyabb szén-13 szintje piros zászlóként szolgál, hogy a radiokarbon dátuma nem bízható meg. A kutatók ezután figyelmen kívül hagyhatják a dátumot, és kipróbálhatják az objektum rangsorolásának más módszereit is.
"Világosan látja, hogy ha olyan hatása van a Carbon-14-re, amely meglehetősen problematikus életkori aláírást ad neked, akkor a Carbon-13-ban is van ez az aláírás" - mondta Köhler. "Ezért a Carbon-13 segítségével megkülönböztetheti, ha a radiokarbon befolyásolja-e, tehát rossz, vagy sem."
Köhler elismeri, hogy technikája nem működne az olyan mély óceáni területektől nyert anyagok esetében, ahol a szén csekély mértékben cserélhető a légkör többi részével, ám hisz abban, hogy ez segít a jövő régészeknek a szennyező korszakunk maradványain keresztül válogatni.
Paula Reimer, a Queen's University paleoklimatológusa rámutat arra, hogy a szén-13 mérésére gyakran nincs szükség, mivel a régészek általában azt az üledékréteget használhatják, amelyben egy tárgyat találtak, hogy megismételjék korát. De olyan objektumok esetében, amelyek olyan területeken találhatók, ahol a Föld rétegei nem egyértelműek vagy nem tudják megfelelően keltezni, ez a technika extra ellenőrzésként szolgálhat. Köhler munkája "bizonyos bizonyosságot nyújt arra, hogy a [radiokarbon randevú] a jövőben is hasznos marad az egyes mintákban" - mondja Reimer.
A szerkesztő megjegyzése: Ezt a cikket frissítették, hogy tartalmazza Peter Köhler társulását.
