Üniversite YouTube'u
1 / 5
radyokarbon tarihleme, Bölüm 1
Radyokarbon tarihleme, bölüm 2
Radyoizotop tarihleme: tekniğin temelleri güvenilir mi?
Torino Örtüsü - radyokarbon analizi
Antikythera mekanizması gerçek ve kurgu
Altyazılar
Bu videoda öncelikle karbon-14'ün nasıl ortaya çıktığı ve tüm canlılara nasıl nüfuz ettiği üzerinde durmak istiyorum. Daha sonra ister bu videoda ister sonraki videolarda bu kemiğin flört için nasıl kullanıldığını yani bu kemiğin 12.000 yaşında olduğunu veya bu kişinin 18.000 yıl önce öldüğünü bulmak için nasıl kullanılabileceğini konuşacağız - herhangi bir şey. Dünyayı çizelim. Bu, Dünya'nın yüzeyidir. Daha doğrusu, bunun sadece küçük bir kısmı. Ardından Dünya'nın atmosferi gelir. Sarıya boyayacağım. Burada atmosfer var. Hadi imzalayalım. Ve %78 - atmosferimizde en bol bulunan element - nitrojen. Bu %78 azottur. Onu yazacağım: "azot." Tanımı N'dir. 7 proton ve 7 nötron içerir. Yani atom kütlesi yaklaşık 14'tür. Ve nitrojenin en yaygın izotopu... Kimya üzerine bir videoda izotop kavramını analiz ediyoruz. Bir izotopta, protonlar onun hangi element olduğunu belirler. Ancak bu sayı mevcut nötron sayısına bağlı olarak değişebilir. Bu şekilde farklılık gösteren varyantlar bu elementin izotoplar denir. Bunları bir elementin versiyonları olarak hayal ediyorum. Her durumda, güneşimizden yayılan sözde kozmik radyasyonun yanı sıra bir atmosfere sahibiz, ama aslında bu radyasyon değil. Bunlar kozmik parçacıklardır. Bunları hidrojen çekirdekleriyle aynı olan tekli protonlar olarak düşünebilirsiniz. Helyum çekirdekleriyle aynı olan alfa parçacıkları da olabilirler. Bazen elektronlar da vardır. Geliyorlar, sonra atmosferimizin bileşenleriyle çarpışıyorlar ve aslında nötronlar oluşturuyorlar. Böylece nötronlar oluşur. Bir nötronu küçük bir n harfi ile gösterelim, o zaman kütle numarası 1'dir. Burada proton olmadığı için hiçbir şey yazmıyoruz. 7 protonu olan nitrojenin aksine. Yani bu kesinlikle bir unsur değil. Atom altı parçacık. Böylece nötronlar oluşur. Ve zaman zaman... Kabul edelim ki kulağa tipik bir tepki gibi gelmiyor. Ancak zaman zaman bu nötronlardan biri belirli bir şekilde nitrojen-14 atomuyla çarpışır. Azot protonlarından birini devre dışı bırakır ve aslında kendi yerini alır. Şimdi açıklayacağım. Protonlardan birini devre dışı bırakır. Şimdi, yedi proton yerine 6 alıyoruz. Ancak bu 14 sayısı 13'e değişmeyecek, çünkü bir yer değiştirme gerçekleşti. Yani 14 olacak. Ama şimdi, sadece 6 proton olduğundan, bu tanım gereği nitrojen değil. Şimdi karbon oldu. Ve nakavt edilen proton yayılacaktır. Farklı bir renkle tasvir edeceğim. İşte bir artı. Uzaya yayılan bir proton... Buna hidrojen 1 diyebilirsiniz. Her nasılsa bir elektronu çekebilir. Bir elektron alamazsa, sadece bir hidrojen iyonu, yine de bir pozitif iyon veya bir hidrojen çekirdeği olacaktır. Bu süreç tipik değildir, ancak zaman zaman gerçekleşir - karbon-14 bu şekilde oluşur. İşte karbon-14. Temel olarak, bunu protonlardan birinin bir nötron ile değiştirildiği nitrojen-14 olarak düşünebilirsiniz. İlginç olan, atmosferimizde sürekli olarak büyük miktarlarda değil, göze çarpan miktarlarda oluşmasıdır. Onu yazacağım. Sabit oluşum. İyi. Şimdi ... anlamanı istiyorum. Periyodik tabloya bakalım. Karbonun tanımı gereği 6 protonu vardır, ancak karbonun tipik, en bol izotopu karbon-12'dir. Karbon-12 en bol olanıdır. Vücudumuzdaki karbonun çoğu karbon-12'dir. Ancak ilginç olan, orada küçük bir karbon-14 fraksiyonunun oluşması ve daha sonra bu karbon-14'ün oksijenle birleşip karbondioksit oluşturabilmesidir. Daha sonra karbondioksit atmosfer ve okyanus tarafından emilir. Bitkiler tarafından yakalanabilir. Karbon tutma hakkında konuşurken, aslında, enerji kullanımı anlamına gelir. Güneş ışığı karbon gazını yakalamak ve organik dokuya dönüştürmek için. Böylece her zaman karbon-14 üretilir. Okyanuslara nüfuz eder, havadadır. Tüm atmosferle karışır. Yazalım: okyanuslar, hava. Ve sonra bitkilere girer. Aslında bitkiler, gaz halinde hapsedilmiş ve deyim yerindeyse katı bir forma, canlı dokuya dönüştürülmüş bu bağlı karbondan oluşur. Örneğin, ahşap bundan yapılır. Karbon bitkilere gömülür ve daha sonra bitkileri yiyenlerde biter. Biz olabiliriz. Bu neden ilginç? Mekanizmasını daha önce açıklamıştım, karbon-12 en bol bulunan izotop olsa da hayatı boyunca kısmen vücudumuz da karbon-14 biriktirir. İlginçtir ki, bu karbon-14'ü sadece hayattayken ve yemek yerken alabilirsiniz. Çünkü bir kez ölüp yeraltına gömüldüğünüzde, karbon-14 artık dokularınızın bir parçası olamaz çünkü artık karbon-14 içeren hiçbir şey yemiyorsunuz. Ve bir kez öldükten sonra artık karbon-14 takviyesi almıyorsunuz. Ve ölüm anında sahip olduğunuz karbon-14, β-çürüme ile bozunacak - bunu zaten inceledik - tekrar nitrojen-14'e dönüşecek. Yani süreç geriye gidiyor. Böylece nitrojen-14'e bozunur ve beta bozunmasında bir elektron ve bir anti-nötrino salınır. Şimdi ayrıntılara girmeyeceğim. Temel olarak, burada olan şey bu. Nötronlardan biri protona dönüşür ve reaksiyon sırasında bunu yayar. Bu neden ilginç? Dediğim gibi, yaşarken bir karbon-14 kaynağı var. Karbon-14 sürekli bozunuyor. Ama gider gitmez ve artık bitki tüketmez veya atmosferde nefes almazsanız, kendiniz bir bitkiyseniz, havadaki karbonu yakalayın - bitkilerde olduğu gibi ... Bir bitki öldüğünde artık karbondioksit tüketmez. atmosferden uzaklaştırır ve kumaşa gömmez. Bu kumaştaki karbon-14 "donmuş". Sonra belli bir oranda bozulur. Daha sonra yaratığın ne kadar süre önce öldüğünü belirlemek için kullanılabilir. Bunun meydana gelme hızı, karbon-14'ün yarısı kaybolmadan önce bozunma hızı veya yaklaşık 5.730 yıl içinde yarısında bozunma hızı. Buna yarı ömür denir. Bunu diğer videolarda konuşuruz. Buna yarı ömür denir. Bunu anlamanı istiyorum. Hangi yarının kaybolduğu bilinmiyor. Bu olasılıksal bir kavramdır. Bu 5.730 yıl boyunca soldaki tüm karbon-14'ün bozunacağını ve sağdaki tüm karbon-14'ün bozunmayacağını varsayabilirsiniz. Temel olarak bu, bu karbon-14 atomlarından herhangi birinin 5.730 yıl içinde yüzde 50 oranında nitrojen-14'e bozunma şansı olduğu anlamına gelir. Yani 5.730 yıl sonra bunların yaklaşık yarısı parçalanacak. Neden önemli? Tüm canlıların dokularında belirli bir oranda karbon-14'ün kurucu maddelerinin bir parçası olduğunu biliyor ve sonra bir çeşit kemik buluyorsanız... Diyelim ki bir arkeolojik kazı sırasında bir kemik buldunuz. Çevrenizdeki canlılara kıyasla bu kemiğin karbon-14'ün yarısına sahip olduğunu söyleyeceksiniz. Bu kemiğin 5.730 yaşında olması gerektiğini varsaymak tamamen mantıklı olacaktır. Daha da derine inerseniz ve başka bir kemik bulursanız daha da iyidir. Belki birkaç metre daha derinde. Ve bir canlıda bulunabilecek karbon-14'ün 1/4'ünü içerdiğini göreceksiniz. O zaman kaç yaşında? Sadece 1/4 oranında karbon-14 içeriyorsa 2 yarılanma ömrüne sahiptir. Bir yarılanma ömründen sonra karbonunun 1/2'si kalır. Daha sonra, ikinci yarı ömürden sonra bunun yarısı da nitrojen-14'e dönüştürülecektir. Yani burada 2 yarı ömür vardı, bu da 2 çarpı 5.730 yıl veriyor. Konunun yaşı hakkında sonuç ne olacak? Artı veya eksi 11.460 yıl. Amara.org topluluğu tarafından altyazılar
Fiziksel temeller
2015 yılında Imperial College London'daki bilim adamları, hidrokarbonların sürekli kullanımının radyokarbon yöntemini geçersiz kılacağını hesapladılar.
Araştırmacılar, Ürdün'ün güneyinde büyüyen ağaçların karbon-14 içeriğini ölçtüler, yaşlarını belirlediler ve elde edilen tarihleri yöntemin standart ölçeğiyle karşılaştırdılar. Sonuç olarak, ortalama 19 yılda tutarsızlıklar buldular. Bununla birlikte, nispeten küçük bir yanlışlık, erken İncil döneminin arkeolojik araştırmalarını ve paleoekolojik rekonstrüksiyonları önemli ölçüde etkileyebilir. Sonuçlar Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde rapor edildi.
Radyokarbon analizi, organik madde içeren bitkilerin ve arkeolojik nesnelerin tarihlendirilmesi için ana yöntemlerden biridir. Bilim adamları bunu uzun süredir kullanıyorlar, bu yüzden şimdi Kuzey ve Güney yarımküreler için kalibrasyon eğrileri olarak adlandırılan standart ölçekler geliştirdiler. Takvim ve radyokarbon yaşlarının bağımlılığını temsil ederler. Bu eğriler düz bir çizgiye oldukça yakındır, ancak farklı dönemlerde izotop oranlarındaki değişiklikleri yansıtır.
Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Cornell Üniversitesi'nden baş yazar Stuart Manning, “Radyokarbon tarihlemesinin tüm alanını destekleyen varsayımları test etmeye başladık” diyor. - Son 50 yılın atmosferik ölçümlerinden, karbon izotoplarının içeriğinin yıl boyunca değiştiğini biliyoruz ve ayrıca farklı noktalar Kuzey Yarımküre'deki bitkiler genellikle farklı zamanlarda aktif olarak büyür. [Radyokarbon tarihleme doğruluğunun] [coğrafi] ilgi alanıyla ne kadar dalgalandığını ve bunun arkeolojik tarihlemeyi etkileyip etkilemeyeceğini öğrenmek istedik."
Çalışmanın materyali, yaşı bilim adamları tarafından bilinen Ürdün'ün güneyinde büyüyen ağaçlardı. Yazarlar, radyokarbon tarihleme kullanarak yıllık halkalarının yaşlarını ölçtüler ve Kuzey Yarımküre standart kalibrasyon eğrisinden 19 yıllık bir kayma buldular. Sonuç olarak, bilim adamları, günümüz İsrail'ini de içeren bölgenin tarihinin çoğunun yanlış varsayımlara dayanabileceğini savunuyorlar. Örneğin, birçok çalışmada kullanılan kalibrasyon eğrileri bu alan için uygun olmadığından, erken dönem İncil olaylarının tarihini iki kez kontrol etmek mantıklıdır.
Yazarlar sonuçları daha önce yayınlanmış birkaç kronolojik tabloya uyguladılar ve tarihlendirmedeki küçük bir değişikliğin bile takvim tarihlerinde bir değişikliğe yol açabileceğini ve bunun tartışmalı tarih, arkeoloji ve geçmişin iklimi sorunlarını çözerken dikkate alınması gerektiğini buldular. Manning, "Çalışmamız, arkeolojinin zaman çizelgesini ve güney Levant'ın erken İncil dönemindeki erken tarihini gözden geçirmenin ve yeniden düşünmenin başlangıcı olmalıdır," diye bitiriyor Manning.
Malzemeyi beğendin mi? "Kaynaklarım" Yandex.Haberler ve bizi daha sık okuyun.
Fosil karbon emisyonlarının etkisi
Ayrıca bakınız
Edebiyat
- Gerasimov I.P. SSCB Bilimler Akademisi Coğrafya Enstitüsü Radyometrik Laboratuvarı'nın radyokarbon çalışmaları: Soobshch. 1-5: // Kuvaterner Çalışması Komisyonu Bülteni. İleti 1: 1975. No. 44. S. 154-159; İleti 2: 1976, No. 46, s. 185-189; İleti 3: 1979, No. 49, s. 179-187; İleti 4: 1980. No. 50. S. 206-213; İleti 5: 1983. No. 52. S. 205-211.
- Wagner G.A. Jeoloji, arkeoloji ve tarihte bilimsel tarihleme yöntemleri: Ders kitabı. - M.: Teknosfer, 2006 .-- 534 s. - ISBN 5-94836-037-7.
- N.V. Koronovsky Genel Jeoloji: Ders Kitabı. - 2. baskı. - M.: Yayınevi "KDU", 2010. - S. 122-124. - 526 s. - ISBN 978-5-98227-682-7.
- * L. Köri"Radyokarbon Tarihleme II'nin Olağanüstü Metrolojik Tarihi". J. Res. Natl. Enst. Durmak. Teknoloji. 109 (2004) 185-217.
Notlar (düzenle)
- Godwin, H. (1962). "Radyokarbonun yarı ömrü". Doğa. 195 (4845): 984. Bibcode:
Birçok kişi radyokarbon tarihlemesinin sonuçlarına atıfta bulunur, ancak herkes bu yöntemin özünü ve uygulanabilirliğini bilmez. Ayrıca, dikkat edilmesi gereken "tuzaklar" da vardır. Materyallerin seçiminde okuyucular, radyokarbon yönteminin yanı sıra "lehte" ve "aleyhte" görüşlere ilişkin üstünkörü bir genel bakış hakkında bilgi sahibi olacaklardır.
Radyokarbon tarihleme - tarihleme yöntemi organik materyaller radyoaktif izotop karbon 14C içeriğini ölçerek. Bu yöntem arkeoloji ve yer bilimlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
radyokarbon kaynakları
Dünya ve atmosferi sürekli olarak akarsular tarafından radyoaktif bombardımana maruz kalmaktadır. temel parçacıklar yıldızlararası uzaydan. Atmosferin üst katmanlarına nüfuz eden parçacıklar, orada bulunan atomları bölerek daha büyük atom yapılarının yanı sıra proton ve nötronların salınımını da teşvik eder. Havadaki nitrojen atomları, nötronları emer ve protonları serbest bırakır. Bu atomlar, daha önce olduğu gibi, 14'lük bir kütleye sahiptir, ancak daha küçük bir pozitif yüke sahiptir; şimdi onların ücreti altı. Böylece, orijinal nitrojen atomu, karbonun radyoaktif bir izotopuna dönüştürülür:
burada n, N, C ve p sırasıyla nötron, nitrojen, karbon ve proton anlamına gelir.
Kozmik ışınların etkisi altında atmosferik nitrojenden radyoaktif karbon nüklidlerinin oluşumu, yaklaşık olarak ortalama bir oranda gerçekleşir. Dünya yüzeyinin her santimetre karesi için 2,4 at./s. Güneş aktivitesindeki değişiklikler bu değerde bazı dalgalanmalara neden olabilir. Karbon-14 radyoaktif olduğu için kararsızdır ve yavaş yavaş oluştuğu nitrojen-14 atomlarına dönüşür; böyle bir dönüşüm sürecinde, bir elektronu serbest bırakır - işlemin kendisini düzeltmeyi mümkün kılan negatif bir parçacık.
Kozmik ışınların etkisi altında radyokarbon atomlarının oluşumu genellikle üst katmanlar 8 ila 18 km rakımlarda atmosfer. Normal karbon gibi, radyokarbon da havada oksitlenerek radyoaktif dioksit (karbon dioksit) oluşturur. Atmosfer rüzgar tarafından sürekli olarak karıştırılır ve nihayetinde kozmik ışınlar tarafından üretilen radyoaktif karbon dioksit, atmosferdeki karbondioksitte eşit olarak dağılır. Bununla birlikte, atmosferdeki radyokarbon 14C'nin nispi içeriği son derece düşük kalır - yakl. Sıradan karbon 12C'nin gramı başına 1.2 * 10-12 g.
Canlı organizmalarda radyokarbon
Tüm bitki ve hayvan dokuları karbon içerir. Bitkiler onu atmosferden alır ve hayvanlar bitkileri yediği için karbondioksit de organizmalarına dolaylı olarak girer. Bu nedenle, kozmik ışınlar tüm canlı organizmalar için radyoaktivite kaynağıdır.
Ölüm, canlı maddeyi radyokarbonu emme yeteneğinden yoksun bırakır. Radyokarbon atomlarının çürümesi de dahil olmak üzere ölü organik dokularda iç değişiklikler meydana gelir. Bu işlem sırasında, 5730 yılı aşkın bir süredir, başlangıçtaki 14C nüklid sayısının yarısı 14N atomuna dönüştürülür. Bu zaman aralığına 14C yarı ömür denir. Başka bir yarı ömürden sonra, 14C nüklidlerinin içeriği ilk sayılarının sadece 1/4'üdür, sonraki yarı ömürden sonra 1/8'dir, vb. Sonuç olarak numunedeki 14C izotopunun içeriği radyoaktif bozunma eğrisi ile karşılaştırılabilir ve böylece organizmanın ölümünden (karbon döngüsünden dışlanması) itibaren geçen zaman aralığı belirlenebilir. Bununla birlikte, bir numunenin mutlak yaşının böyle bir tespiti için, son 50.000 yılda organizmalardaki ilk 14C içeriğinin (radyokarbon tarihleme kaynağı) herhangi bir değişiklik geçirmediği varsayılmalıdır. Aslında, kozmik ışınların etkisi altında 14C'nin oluşumu ve organizmalar tarafından emilmesi biraz değişti. Sonuç olarak, numunedeki 14C izotop içeriğinin ölçümü yalnızca yaklaşık bir tarih verir. İlk 14C içeriğindeki değişikliklerin etkisini hesaba katmak için ağaç halkalarındaki 14C içeriğine ilişkin dendrokronolojik veriler kullanılabilir.
Radyokarbon tarihleme yöntemi W. Libby (1950) tarafından önerildi. 1960'lara gelindiğinde, radyokarbon tarihleme yaygın olarak kabul edildi, dünya çapında radyokarbon laboratuvarları kuruldu ve Libby, Nobel Kimya Ödülü'ne layık görüldü.
Yöntem
Radyokarbon analizi için kullanılacak numune mutlaka bir temiz aletler ve kuru ve steril olarak saklanır naylon poşet... Seçimin yeri ve koşulları hakkında doğru bilgi gereklidir. Mükemmel ahşap örneği, odun kömürü veya doku yaklaşık 30 g ağırlığında olmalıdır.Kabuklar için istenen kütle 50 g ve kemikler için - 500 g (ancak en son teknikler, çok daha küçük ağırlıkların yaşını belirlemeye izin verir). Her numune, daha sonra yetiştirilen bitkilerin kökleri veya eski karbonat kayalarının parçaları gibi daha yaşlı ve daha genç karbonlu kirleticilerden tamamen temizlenmelidir. Başına ön temizlik numune laboratuvarda kimyasal işleme tabi tutulur. Numuneye girmiş olabilecek yabancı karbonlu mineralleri ve çözünür organik maddeleri çıkarmak için asidik veya alkali bir çözelti kullanılır. Bundan sonra organik numuneler yakılır, kabuklar asit içinde çözülür. Bu prosedürlerin her ikisi de karbondioksit gazının ortaya çıkmasına neden olur. Saflaştırılmış numunedeki tüm karbonu içerir ve bazen radyokarbon analizi için uygun başka bir maddeye dönüştürülür.
Radyokarbon aktivitesini ölçmek için çeşitli yöntemler vardır. Bunlardan biri, 14C'nin bozunması sırasında salınan elektron sayısının belirlenmesine dayanmaktadır. Serbest bırakılmalarının yoğunluğu, test numunesindeki 14C miktarına karşılık gelir. Numunede bulunan 14C atomlarının sayısının sadece yaklaşık dörtte biri bir günde bozunduğundan, sayım süresi birkaç güne kadardır. Başka bir yöntem, kütlesi 14 olan tüm atomları saptayan bir kütle spektrometresinin kullanılmasını gerektirir; özel bir filtre, 14N ve 14C arasında ayrım yapmanızı sağlar. Çürümenin oluşmasını beklemeye gerek olmadığı için 14C sayımı bir saatten kısa sürede yapılabilir; 1 mg'lık bir numune yeterlidir. Doğrudan kütle spektrometrisine AMC tarihlemesi denir. Bu durumda, kural olarak nükleer fizik alanında araştırma yapan merkezlerin emrinde olan karmaşık, oldukça hassas araçlar kullanılır.
Geleneksel yöntem çok daha az hacimli ekipman gerektirir. İlk başta, gazın bileşimini belirleyen ve prensipte bir Geiger sayacına benzeyen bir sayaç kullanıldı. Sayaç, numuneden elde edilen karbon dioksit veya başka bir gaz (metan veya asetilen) ile dolduruldu. Cihazın içinde meydana gelen herhangi bir radyoaktif bozunma, zayıf bir elektrik darbesi üretir. Arka plan radyasyon enerjisi Çevre enerjisi bir kural olarak arka plan spektrumunun alt sınırına yakın olan 14C'nin bozulmasının neden olduğu radyasyonun aksine, genellikle geniş sınırlar içinde dalgalanır. Son derece istenmeyen arka plan değerlerinin 14C verilerine oranı, sayacı dış radyasyondan izole ederek iyileştirilebilir. Bu amaçla, sayaç birkaç santimetre kalınlığında demir veya yüksek saflıkta kurşun ekranlarla kaplanmıştır. Ek olarak, sayacın duvarları, tüm kozmik radyasyonu durdurarak, numuneyi içeren sayacın kendisini yaklaşık 0.0001 saniye devre dışı bırakan, birbirine yakın yerleştirilmiş Geiger sayaçları tarafından korunmaktadır. Tarama yöntemi, arka plan sinyalini dakikada birkaç bozulmaya indirger (18. yüzyıla tarihlenen 3 g'lık bir ahşap numunesi, dakikada ~ 40 vaka 14C çürümesi verir), bu da oldukça eski örneklerin tarihlendirilmesini mümkün kılar.
Yaklaşık 1965'ten beri, sıvı sintilasyonu tarihlemede yaygınlaştı. Numunedeki karbon içeren gazı, küçük bir cam kavanozda saklanabilen ve test edilebilen bir sıvıya dönüştürür. 14C radyonüklidlerin bozunması sırasında salınan elektronların enerjisi ile yüklenen sıvıya özel bir madde - bir sintilatör - eklenir. Sintilatör, depolanmış enerjiyi neredeyse anında ışık dalgaları patlamaları şeklinde yayar. Işık, bir fotoçoğaltıcı tüp ile yakalanabilir. Sintilasyon sayacında bu tür iki tüp bulunur. Yalnızca bir tüp tarafından gönderildiği için yanlış bir sinyal algılanabilir ve ortadan kaldırılabilir. Modern sintilasyon sayaçları, çok düşük, neredeyse sıfır, arka plan radyasyonu ile karakterize edilir; yüksek hassasiyet 50.000 yıl öncesine kadar örnekler.
Sintilasyon yöntemi, karbonun benzene dönüştürülmesi gerektiğinden dikkatli bir numune hazırlama gerektirir. İşlem, karbon dioksit ve erimiş lityum arasında lityum karbür oluşturmak üzere bir reaksiyonla başlar. Karbite azar azar su eklenir ve çözülür ve asetilen açığa çıkar. Numunedeki tüm karbonu içeren bu gaz, bir katalizör tarafından şeffaf bir sıvı - benzene dönüştürülür. Sonraki zincir kimyasal formüller bu süreçte karbonun bir bileşikten diğerine nasıl geçtiğini gösterir:
14C içeriğinin laboratuvar ölçümlerinden elde edilen tüm yaş belirlemelerine radyokarbon tarihleri denir. Günümüze kadar olan yıl sayısı (BP) olarak verilir ve yuvarlak modern tarih (1950 veya 2000) geri sayım noktası olarak alınır. Radyokarbon tarihleri her zaman olası istatistiksel hatanın bir göstergesiyle rapor edilir (örn. 1760 ± 40 BP).
Başvuru
Bir olayın yaşını belirlemek için yaygın olarak çeşitli yöntemler kullanılır, özellikle de gelir nispeten yeni bir olay hakkında. Büyük, iyi korunmuş bir örnek on yıl içinde tarihlendirilebilir, ancak bir örneğin tekrar tekrar analiz edilmesi birkaç gün sürer. Genellikle sonuç, belirlenen yaşın %1'i kadar bir doğrulukla elde edilir.
Radyokarbon tarihlemesinin önemi, özellikle herhangi bir tarihsel verinin yokluğunda artar. Avrupa, Afrika ve Asya'da erken izler İlkel Adam radyokarbon tarihlemesinin ötesine geçin, ör. 50.000 yaşın üzerinde olduğu ortaya çıktı. Bununla birlikte, radyokarbon tarihleme şunları içerir: Ilk aşamalar toplumun örgütlenmesi ve ilk kalıcı yerleşimlerin yanı sıra en eski şehir ve devletlerin ortaya çıkışı.
Radyokarbon tarihleme, birçok antik kültür için kronolojik çizelgeler geliştirmede özellikle başarılı olmuştur. Bu sayede, kültürlerin ve toplumun gelişim seyrini karşılaştırmak ve hangi insan gruplarının belirli emek araçlarına ilk kez hakim olduğunu belirlemek artık mümkün. yeni tip yerleşimler ya da yeni bir ticaret yolu açmıştır.
Radyokarbon ile yaş tayini evrensel bir nitelik kazanmıştır. Atmosferin üst katmanlarında oluştuktan sonra 14C radyonüklidleri farklı ortamlara nüfuz eder. Alt atmosferdeki hava akımları ve türbülans, radyokarbonun küresel yayılmasından sorumludur. Okyanusun üzerinden hava akımlarıyla geçen 14C, önce suyun yüzey tabakasına girer ve daha sonra derin tabakalara nüfuz eder. Kıtalar üzerinde, yağmur ve kar 14C'yi yeryüzüne getirir ve burada nehirlerde ve göllerde ve ayrıca binlerce yıl devam edebileceği buzullarda yavaş yavaş birikir. Bu ortamlardaki radyokarbon konsantrasyonunun incelenmesi, okyanuslardaki su döngüsü ve son buzul çağı da dahil olmak üzere geçmiş çağların iklimi hakkındaki bilgimize katkıda bulunur. İlerleyen buzul tarafından kesilen ağaç kalıntılarının radyokarbon analizi, en son soğuk dönem Dünya'da yaklaşık 11.000 yıl önce sona erdi.
Bitkiler büyüme mevsimi boyunca atmosferden yıllık olarak karbondioksiti emer ve 12C, 13C ve 14C izotopları bitki hücrelerinde atmosferde bulundukları oranda yaklaşık olarak aynı oranda bulunur. 12C ve 13C atomları atmosferde hemen hemen sabit bir oranda bulunur, ancak 14C izotopunun miktarı, oluşumunun yoğunluğuna bağlı olarak dalgalanır. Ağaç halkaları adı verilen yıllık büyüme katmanları bu farklılıkları yansıtır. Tek bir ağaçtan sürekli bir yıllık halkalar, meşe için 500 yıl ve sekoya ve bristlecone için 2000 yıldan fazla olabilir. Amerika Birleşik Devletleri'nin kuzeybatısındaki kurak dağlık bölgelerde ve İrlanda ve Almanya'daki turba bataklıklarında, çeşitli yaşlardaki ölü ağaç gövdelerine sahip ufuklar bulundu. Bu bulgular, yaklaşık 10.000 yıl boyunca atmosferdeki 14C konsantrasyonundaki dalgalanmalar hakkındaki bilgileri birleştirmeyi mümkün kılıyor. Laboratuvar çalışmaları sırasında numunelerin yaşının belirlenmesinin doğruluğu, organizmanın ömrü boyunca 14C konsantrasyonunun bilinmesine bağlıdır. Son 10.000 yıldır, bu tür veriler toplanmıştır ve genellikle 1950 ve geçmişteki atmosferik 14C seviyeleri arasındaki farkı gösteren bir kalibrasyon eğrisi olarak sunulur. Radyokarbon ve kalibre edilmiş tarihler arasındaki fark, MS 1950 arasındaki aralık için ± 150 yılı geçmez. ve MÖ 500 Daha eski zamanlarda, bu tutarsızlık artar ve 6000 yıllık bir radyokarbon çağında 800 yıla ulaşır.
Edebiyat:
Libby V.F. Radyokarbon yaş tayini ile yaş tayini. - Koleksiyonda: Jeolojide izotoplar. M., 1954
Rankama K. Jeolojide izotoplar. M., 1956
Serebryanny L.R. Radyokarbon yöntemi ve Kuvaterner paleografisi çalışması için uygulaması. M., 1961
Yaşlı adam I.E. Nükleer jeokronoloji. L., 1961
Serebryanny L.R. Radyokarbon yönteminin Kuvaterner jeolojisinde uygulanması. M., 1965
Ilves E.O., Liiva A.A., Punning J.-M.K. Radyokarbon yöntemi ve Kuvaterner jeolojisi ve arkeolojisindeki uygulaması. Tallinn, 1977
Arslanov K.A. Radyokarbon: Jeokimya ve Jeokronoloji. L., 1987
Son zamanlarda, City'de alternatif tarih, kronoloji, yaratılışçılık ve evrim teorisi gibi konularla ilgili birçok tartışma yaşandı. Tartışmalar sırasında, konu sürekli olarak ortaya çıkıyor "bir eser, fenomen, olay vb. Çağın bilimsel / genel kabul görmüş kanıtlarıdır."
Bu nedenle, yaşı belirlemede en yaygın eserlerden biri olan radyokarbon tarihleme yönteminin bir tanımını dikkatinize sunuyorum.
radyokarbon tarihleme karbonlu malzemelerin yaşını belirlemek için karbon-14 (14 C) izotopunun doğal içeriğini kullanan radyometrik bir yöntemdir. Uygulama aralığı 50.000 yıla kadardır.Ham yaş verileri, ör. Kalibre edilmemiş veriler genel olarak şu şekilde adlandırılır: radyokarbon yılları"şimdiye kadar". Sıfır sayısı olarak, yani. "şimdiki zaman" MS 1950 olarak kabul edilir.
Radyokarbon tarihleme, 1949'da Chicago Üniversitesi'nde profesör olan Willard Libby ve meslektaşları tarafından icat edildi. 1960 yılında aldığı Nobel Ödülü icadı için kimyada.
Yöntemin özü, atmosferdeki kararlı bir nitrojen izotopunun (14 N) kozmik ışınların etkisine maruz kalması ve onu 5730 ± yarı ömre sahip karbon 14 C izotopuna dönüştürmesidir. 40 yıl. Yaşam sürecinde canlı organizmalar, dokularında belirli bir miktarda 14 C biriktiren atmosferik karbonu özümserler ve daha sonra yavaş yavaş ayrışırlar (organizmanın ölümünden sonra, yeni 14 C kaynağının olmadığı varsayılır). Dokular). Bir araştırmacının, belirli bir organizma türünün yaşamı boyunca ortalama olarak ne kadar 14 C biriktiğini bilmesi ve dokularda ne kadar kaldığını belirlemesi yeterlidir - bu verilere dayanarak, radyokarbon yıllarındaki yaş hesaplanır.
Yöntemin etkinliğinin ve doğruluğunun ilk kanıtlarından biri, yaşı tarihi belgelerden önceden bilinen eski bir Mısır firavununun gömülmesinden elde edilen ahşabın yaşının ölçülmesiydi.
süreç fiziği
Karbonun 2 kararlı izotopu vardır - 12 C (%98.89) ve 13 C (%1.11). Ek olarak, Dünya'da eser miktarda kararsız izotop 14 C (%0.00000000001) vardır. Bu izotop yaklaşık 5730 yıllık bir yarı ömre sahiptir ve bu nedenle uzun zaman önce Dünya'nın yüzünden kaybolmuş olmalıdır. Ancak, Dünya'nın atmosferini bombalayan sürekli kozmik ışın akışları bu kaynağı yeniler. Atmosferin kozmik ışınlarla bombardımanından kaynaklanan nötronlar, nitrojen atomlarının çekirdekleriyle nükleer reaksiyona girer:
+ 14 7 N → 14 6 C + p
En büyük 14 C miktarı atmosferde 9-15 km rakımlarda ve yüksek enlemlerde gözlenir, buradan atmosfere yayılır ve okyanuslarda çözülür. İçin kaba analiz 14C'nin "üretiminin" yaklaşık olarak sabit bir oranda gerçekleştiğine ve atmosferdeki14C içeriğinin yaklaşık olarak sabit olduğuna inanılmaktadır (mol başına 14C'nin 600 milyar atomu).
Ortaya çıkan karbon hızla 14C02'ye oksitlenir ve ayrıca bitkiler ve mikroorganizmalar tarafından emilir, ayrıca diğer organizmaların besin zincirine girer. Böylece her canlı organizma, yaşamı boyunca sürekli olarak belirli bir miktarda 14 C alır. Öldüğü anda, bu değişim durur ve biriken 14C, beta bozunma reaksiyonunda yavaş yavaş bozunur:
14 6 C → 14 7 N + e - + ve e
14 C, bir elektron ve bir antinötrino yayarak kararlı nitrojene dönüşür.
1958'de Hessel de Vries, atmosferdeki 14 C konsantrasyonunun hem farklı zamanlarda hem de farklı yerlerde büyük ölçüde değişebileceğini kanıtladı. Daha doğru ölçümler için bu değişiklikler kalibrasyon eğrileri şeklinde dikkate alınır. Yukarıdaki şekil, Avustralya ve Yeni Zelanda'da atmosferdeki 14 CO2 konsantrasyonundaki değişikliklerin dinamiklerini göstermektedir - çok sayıda uygulama nedeniyle önemli bir artış nükleer silahlar atmosferde.
Ek olarak, deniz organizmalarının, yaşı çok önemli olabilen suda çözünmüş karbonatlardan karbon elde edebileceği bilinmektedir - bu nedenle, radyokarbonu oluşturan 14 C izotopunun bir "eksikliği" gözlenebilir. Bu tür malzeme için yöntem çok daha az güvenilirdir.
yaş hesaplama14 С'nin bozunması üstel bir yasaya uyar. Başka bir deyişle, belirli bir süre boyunca bozunan atomların sayısı, bu dönemin başlangıcındaki ilk atom sayısına bağlıdır. kalan atomlar İLE BİRLİKTE zaman geçtikten sonra T , şu formülle ifade edilecektir:
C = C 0 e -t / T
nerede 0'dan itibaren - başlangıçtaki atom sayısı, T - ortalama bozulma süresi = 1/2 (yarım hayat) * ln2 , e Doğal logaritmanın tabanıdır.
Böylece radyokarbon yaşı t PB (14 C miktarındaki dalgalanmalar için düzeltme yapılmadan) aşağıdaki formülle ifade edilecektir:
T PB= -t 1/2 * kayıt 2 (C / C 0 )
Ölçümler ve ölçekler
geleneksel yöntemler Numunelerde kalan 14 C malzemesinin hesaplanması, hala bozunmakta olan atomların sayısının (gaz ve sıvı yöntemleri) hesaplanmasına dayanmaktadır.sensörlerle donatılmış özel sintilasyon odalarında bireysel 14 C atomlarının bozunmasıyla üretilen "parlamaların" doğrudan sayımına dayanan sintilasyonlar), ancak bunlar duyarsızdır ve küçük numunelerin (1 gramdan az karbon) çalışılmasında büyük hatalara yol açabilir. . Bu nedenle, örneğin, 10.000 yıllık bir numunede, bir mol karbonda (tahta için yaklaşık 30-40 gram) ortalama bozunma sayısı 4 atom / saniye olacaktır; bu, güvenilir istatistikler elde etmek için çok az veya çok uzun sürüyor (bu da yabancı parıldamalar nedeniyle hataların birikmesine neden olabilir).
İzotop kütle spektrometrisi
v son yıllar radyokarbon tarihleme için birincil araç haline gelmiştir. Bu yöntem, farklı izotopların (ve onlardan içeren maddelerin) atomlarının sahip olduğu gerçeğine dayanmaktadır. farklı kütle... Maddenin örnekleri oluşturmak üzere oksitlenir karbon dioksit(diğer oksitler uzaklaştırılır), ardından ortaya çıkan gaz iyonize edilir ve yüksek hız yüklü moleküllerin orijinal yörüngelerinden saptığı bir manyetik odadan geçer. Sapma ne kadar büyük olursa, molekül o kadar hafif olur ve içindeki 14 C o kadar az olur. Hafif sapmış ve kuvvetli sapmış moleküllerin oranını hesaplayarak, numunedeki 14 C konsantrasyonunu yüksek doğrulukla belirlemek mümkündür. Bu yöntem, 60.000 yıla kadar (2005 verileri) yalnızca birkaç miligramlık bir kütleye sahip numunelerin tarihlendirilmesini mümkün kılar.
kalibrasyon
Birçok kez söylendiği gibi, bu yöntem esas olarak atmosferdeki 14C içeriğinin yaklaşık olarak sabit olduğu varsayımına bağlıdır. Ancak pratikte durum böyle değil. 14 C seviyesi birçok faktöre bağlıdır. Her şeyden önce, Dünya'nın manyetik alanındaki değişikliklere bağlı olarak değişen ve sırayla güneş patlamalarından etkilenen kozmik radyasyonun yoğunluğu. Ek olarak, 14 C dengesi okyanustan (gaz yoğuşması), volkanik ve diğer faaliyetlerden kaynaklanan büyük karbon emisyonları ile bozulabilir. İklim değişikliği ve insan faaliyetleri de bu dengeyi bozabilir.
Yöntemi kalibre etmenin ana yöntemleri, yani gerekli periyotta 14 C dengesini hesaplamak, radyokarbon yönteminin sonuçlarını diğer bağımsız yöntemlerle karşılaştırmaktır - dendrokronoloji, çekirdek çalışmalar eski buz, dip çökelleri, eski mercan örnekleri, mağara çökelleri ve damlar.
Kalibrasyon grafiği, diğer yöntemlerin bir kombinasyonu kullanılarak hesaplanan, numunelerin radyokarbon yaşının yaşlarına bağımlılığını gösterir. Mevcut (2004 verilerine göre) kalibrasyon doğruluğu, 6.000 yıla kadar olan yaşlar için ± 16 yıldır ve 26.000 yıla kadar olan yaşlar için ± 160 yıldan fazla değildir.
Bu nedenle, modern radyokarbon tarihleme yöntemi yeterince doğruÖzellikle uygarlığın gelişiminin tarihsel döneminde (MÖ 4000) örneklerin yaşının kaba bir tahmini için, ancak çok sayıda hata eksik veya yanlış kalibrasyon, 14 C izotopunun miktarını hesaplamak için eski yöntemler ve sonuç olarak, gerçekleşen "cevap vermeye uygun" verdi Bu yöntemle tarihlemenin geçerliliği hakkında şüpheler için zengin bir zemin.Ancak, şimdi (yine bilinen bir uyarıyla) bu yöntem güvenilir sayılabilirözellikle dünyada bu çalışmayı yürüten yaklaşık 130 bağımsız laboratuvar olduğundan ve kalibrasyonun iyileştirilmesi için çalışmalar sürekli olarak devam ettiğinden.
Edebiyat
- Arnold, J.R. ve Libby, W.F. (1949)Radyokarbon İçeriğine Göre Yaş Tespitleri: Bilinen Yaş Örnekleriyle Kontroller , Bilim 110, 678-680.
- Libby, W.F. radyokarbon tarihleme, 2. Baskı, Chicago, University of Chicago Press, 1955.
- C. Crowe, Son 5000 yıldaki karbon-14 aktivitesi, Doğa, 182, (1958): 470 + çürütmeler aynı sayıda: a) K. O. Münnich, H. G. Östlund ve H. de Vries, Doğa, 182, (1958): 1432 ve b) H. Barker, Doğa, 182, (1958): 1433 - her ikisi de 14 C seviyelerindeki geniş varyasyonların kanıtını sağlar ve buna göre C. Crowe tarafından sunulan örnekler için çok daha düşük yaşlar veren hesaplamalar sağlar.
- de Vries, H.L. (1958). Radyokarbon Konsantrasyonunun Dünya Üzerindeki Zaman ve Konumla Değişimi, Bildiriler Koninlijke Nederlandse Akademie Wetenschappen B61: 94-102; ve Researches in Geochemistry, P. H. Abelson (Ed.) (1959) Wiley, New York, s. 180
- Aitken, M.J. Fizik ve Arkeoloji, New York, Interscience Publishers, 1961.
- Libby, W.F. radyokarbon; Atom Saati, Yıllık Bilim ve İnsanlık dergisi, 1962.
- Kovar, AJ (1966)
