რადიოკარბონის ანალიზმა შეცვალა ჩვენი გაგება ბოლო 50000 წლის შესახებ. პროფესორმა უილარდ ლიბიმ პირველად აჩვენა ეს 1949 წელს, რისთვისაც მოგვიანებით მიენიჭა ნობელის პრემია.
გაცნობის მეთოდი
რადიონახშირბადის ანალიზის არსი არის ნახშირბადის სამი სხვადასხვა იზოტოპის შედარება. კონკრეტული ელემენტის იზოტოპებს აქვთ ბირთვში პროტონების იგივე რაოდენობა, მაგრამ ნეიტრონების განსხვავებული რაოდენობა. ეს ნიშნავს, რომ მიუხედავად მათი დიდი ქიმიური მსგავსებისა, მათ აქვთ განსხვავებული მასა.
იზოტოპის ჯამური მასა მითითებულია რიცხვითი ინდექსით. მიუხედავად იმისა, რომ მსუბუქი იზოტოპები 12C და 13C სტაბილურია, ყველაზე მძიმე იზოტოპი 14C (რადიოკარბონი) არის რადიოაქტიური. მისი ბირთვი იმდენად დიდია, რომ არასტაბილურია.
დროთა განმავლობაში, 14C, რადიონახშირბადის დათარიღების საფუძველი, იშლება აზოტად 14N. ნახშირბად-14-ის უმეტესობა იქმნება ზედა ატმოსფეროში, სადაც კოსმოსური სხივების მიერ წარმოქმნილი ნეიტრონები რეაგირებენ 14N.
ატომებთან.
შემდეგ იჟანგება 14CO2, შედის ატმოსფეროში და ერევა 12 CO2 და 13CO2. ნახშირორჟანგი გამოიყენებამცენარეები ფოტოსინთეზის დროს და იქიდან კვებითი ჯაჭვის გავლით. ამრიგად, ამ ჯაჭვში ყველა მცენარესა და ცხოველს (ადამიანის ჩათვლით) ექნება თანაბარი რაოდენობა 14C შედარებით 12C ატმოსფეროში (თანაფარდობა14S:12S).
მეთოდის შეზღუდვები
როდესაც ცოცხალი არსებები კვდებიან, ქსოვილი აღარ იცვლება და რადიოაქტიური დაშლა 14C აშკარა ხდება. 55000 წლის შემდეგ, 14C იმდენად დაიშალა, რომ მისი ნარჩენების გაზომვა ვეღარ ხერხდება.
რა არის რადიოკარბონული დათარიღება? რადიოაქტიური დაშლა შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც „საათი“, რადგან ის დამოუკიდებელია ფიზიკური (მაგ. ტემპერატურა) და ქიმიური (მაგ. წყლის შემცველობა) პირობებისგან. ნიმუშში შემავალი 14C-ის ნახევარი იშლება 5730 წელიწადში.
ამიტომ, თუ იცით თანაფარდობა 14C:12C სიკვდილის დროს და დღევანდელი თანაფარდობა, მაშინ შეგიძლიათ გამოთვალოთ რამდენი დრო გავიდა. სამწუხაროდ, მათი ამოცნობა არც ისე ადვილია.
რადიოკარბონის ანალიზი: შეცდომის ზღვარი
14C რაოდენობა ატმოსფეროში, შესაბამისად მცენარეებსა და ცხოველებში, ყოველთვის არ იყო მუდმივი. მაგალითად, ის მერყეობს იმის მიხედვით, თუ რამდენი კოსმოსური სხივი აღწევს დედამიწას. ეს დამოკიდებულია მზის აქტივობაზე და ჩვენი პლანეტის მაგნიტურ ველზე.
საბედნიეროდ, შესაძლებელია ამ რყევების გაზომვა სხვა მეთოდებით დათარიღებულ ნიმუშებში. შეგიძლიათ დათვალოთ ხეების წლიური რგოლები და მათი შინაარსის ცვლილებარადიოკარბონი. ამ მონაცემებიდან შეიძლება შეიქმნას "კალიბრაციის მრუდი".
ამჟამად მიმდინარეობს მუშაობა მის გაფართოებასა და გაუმჯობესებაზე. 2008 წელს მხოლოდ 26000 წლამდე რადიოკარბონის თარიღების დაკალიბრება იყო შესაძლებელი. დღეს მრუდი გაფართოვდა 50000 წლამდე.
რისი გაზომვა შეიძლება?
ყველა მასალა არ შეიძლება დათარიღდეს ამ მეთოდით. ორგანული ნაერთების უმეტესობა, თუ არა ყველა, რადიოკარბონული დათარიღების საშუალებას იძლევა. ზოგიერთი არაორგანული მასალა, როგორიცაა ჭურვის არაგონიტის კომპონენტი, ასევე შეიძლება დათარიღდეს, ვინაიდან ნახშირბად-14 გამოიყენებოდა მინერალის ფორმირებაში.
მასალები, რომლებიც დათარიღებულია მეთოდის დაწყების დღიდან, მოიცავს ნახშირს, ხეს, ყლორტებს, თესლს, ძვლებს, ჭურვებს, ტყავს, ტორფს, სილას, ნიადაგს, თმას, ჭურჭელს, მტვერს, კედლის მხატვრობას, მარჯანს, სისხლის ნარჩენებს., ქსოვილი, ქაღალდი, პერგამენტი, ფისი და წყალი.
მეტალის რადიოკარბონული ანალიზი შეუძლებელია, თუ ის არ შეიცავს ნახშირბად-14-ს. გამონაკლისია რკინის პროდუქტები, რომლებიც მზადდება ნახშირის გამოყენებით.
ორმაგი რაოდენობა
ამ გართულების გამო, რადიოკარბონის თარიღები წარმოდგენილია ორი გზით. არაკალიბრირებული გაზომვები მოცემულია 1950 წლამდე (BP) წინა წლებში. დაკალიბრებული თარიღები ასევე წარმოდგენილია ძვ.წ. ე., და შემდეგ, ისევე როგორც calBP ერთეულის გამოყენებით (დაკალიბრებულია დღემდე, 1950 წლამდე). ეს არის ნიმუშის რეალური ასაკის "საუკეთესო შეფასება", მაგრამ აუცილებელია, რომ შეძლოთ უკან დაბრუნებაძველი მონაცემები და მათი დაკალიბრება, რადგან ახალი კვლევები აგრძელებს კალიბრაციის მრუდის განახლებას.
რაოდენობა და ხარისხი
მეორე სირთულე არის 14С-ის უკიდურესად დაბალი გავრცელება. დღევანდელ ატმოსფეროში ნახშირბადის მხოლოდ 0.0000000001% არის 14C, რაც წარმოუდგენლად ართულებს გაზომვას და უკიდურესად მგრძნობიარეს დაბინძურების მიმართ.
პირველ წლებში დაშლის პროდუქტების რადიოკარბონული ანალიზი საჭიროებდა უზარმაზარ ნიმუშებს (მაგ. ადამიანის ბარძაყის ნახევარი). ახლა ბევრი ლაბორატორია იყენებს ამაჩქარებლის მასის სპექტრომეტრს (AMS), რომელსაც შეუძლია აღმოაჩინოს და გაზომოს სხვადასხვა იზოტოპების არსებობა, ასევე დათვალოს ნახშირბადის-14 ცალკეული ატომები.
ეს მეთოდი მოითხოვს 1 გრამზე ნაკლებ ძვალს, მაგრამ რამდენიმე ქვეყანას შეუძლია შეიძინოს ერთ ან ორზე მეტი AMS, რომელიც 500,000 დოლარზე მეტი ღირს. მაგალითად, ავსტრალიას აქვს მხოლოდ 2 ასეთი ინსტრუმენტი, რომელსაც შეუძლია რადიოკარბონული დათარიღება და ისინი მიუწვდომელია განვითარებადი სამყაროს დიდი ნაწილისთვის.
სისუფთავე სიზუსტის გასაღებია
გარდა ამისა, ნიმუშები ფრთხილად უნდა გაიწმინდოს წებოვანი და ნიადაგისგან ნახშირბადის დაბინძურებისგან. ეს განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ძალიან ძველი მასალებისთვის. თუ 50000 წლის ნიმუშში ელემენტის 1% მოდის თანამედროვე დამაბინძურებლებისგან, ის დათარიღდება 40000 წლით.
ამ მიზეზით, მკვლევარები მუდმივად ავითარებენ ახალსმასალების ეფექტური გაწმენდის მეთოდები. მათ შეუძლიათ მნიშვნელოვანი გავლენა იქონიონ შედეგზე, რომელსაც რადიოკარბონის ანალიზი იძლევა. მეთოდის სიზუსტე მნიშვნელოვნად გაიზარდა გააქტიურებული ნახშირბადის ABOx-SC წმენდის ახალი მეთოდის შემუშავებით. ამან შესაძლებელი გახადა, მაგალითად, ავსტრალიაში პირველი ხალხის ჩასვლის თარიღის გადადება 10 ათას წელზე მეტით.
რადიოკარბონის ანალიზი: კრიტიკა
მეთოდი, რომელიც ამტკიცებს, რომ 10 ათას წელზე მეტი გავიდა დედამიწის დასაბამიდან ბიბლიაში ნახსენები, არაერთხელ გააკრიტიკეს კრეაციონისტებმა. მაგალითად, ისინი ამტკიცებენ, რომ 50000 წლის განმავლობაში ნიმუშები ნახშირბად-14-ისგან თავისუფალი უნდა იყოს, მაგრამ ქვანახშირი, ნავთობი და ბუნებრივი აირი, რომლებიც მილიონობით წლისაა, შეიცავს ამ იზოტოპის გაზომვადი რაოდენობას, რაც დასტურდება რადიოკარბონული დათარიღებით. გაზომვის შეცდომა ამ შემთხვევაში უფრო მეტია, ვიდრე ფონური გამოსხივება, რომლის აღმოფხვრა შეუძლებელია ლაბორატორიაში. ანუ ნიმუში, რომელიც არ შეიცავს რადიოაქტიურ ნახშირბადის ატომს, აჩვენებს თარიღს 50 ათასი წელი. თუმცა, ეს ფაქტი ეჭვქვეშ არ აყენებს ობიექტების დათარიღებას და მით უმეტეს, რომ ნავთობი, ქვანახშირი და ბუნებრივი აირი ამ ასაკზე ახალგაზრდაა.
ასევე, კრეაციონისტები აღნიშნავენ ზოგიერთ უცნაურობას რადიოკარბონული დათარიღების დროს. მაგალითად, მტკნარი წყლის მოლუსკების დათარიღებამ დაადგინა მათი ასაკი 2000 წელზე მეტი, რაც, მათი აზრით, ამ მეთოდის დისკრედიტაციას ახდენს. ფაქტობრივად, აღმოჩნდა, რომ მოლუსკები ნახშირბადის უმეტეს ნაწილს კირქვისა და ჰუმუსისგან იღებენ, რომლებიც ძალიან დაბალია 14C, რადგან ეს მინერალები ძალიან ძველია და არ მიუწვდებათ ხელი.ჰაერის ნახშირბადი. რადიოკარბონის ანალიზი, რომლის სიზუსტე ამ შემთხვევაში შეიძლება ეჭვქვეშ დადგეს, სხვაგვარად მართალია. მაგალითად, ხეს ეს პრობლემა არ აქვს, რადგან მცენარეები ნახშირბადს პირდაპირ ჰაერიდან იღებენ, რომელიც შეიცავს 14C.
სრულ დოზას.
მეთოდის წინააღმდეგ კიდევ ერთი არგუმენტი არის ის ფაქტი, რომ ხეებს შეუძლიათ შექმნან ერთზე მეტი რგოლი ერთ წელიწადში. ეს მართალია, მაგრამ უფრო ხშირად ხდება ისე, რომ ისინი საერთოდ არ ქმნიან ზრდის რგოლებს. ჯაგარის ფიჭვს, რომელზედაც დაფუძნებულია გაზომვების უმეტესობა, აქვს 5%-ით ნაკლები რგოლები, ვიდრე მის რეალურ ასაკს.
თარიღის დაყენება
რადიოკარბონის ანალიზი არა მხოლოდ მეთოდია, არამედ საინტერესო აღმოჩენები ჩვენს წარსულსა და აწმყოში. ეს მეთოდი საშუალებას აძლევდა არქეოლოგებს ქრონოლოგიური თანმიმდევრობით მოეწყოთ აღმოჩენები წერილობითი ჩანაწერებისა და მონეტების გარეშე.
მე-19 და მე-20 საუკუნის დასაწყისში, წარმოუდგენლად მომთმენი და ყურადღებიანი არქეოლოგები ერთმანეთთან აკავშირებდნენ ჭურჭელსა და ქვის იარაღებს სხვადასხვა გეოგრაფიული ტერიტორიიდან, ეძებდნენ მსგავსებებს ფორმასა და ნიმუშებში. შემდეგ, იმ იდეის გამოყენებით, რომ ობიექტების სტილები განვითარდა და დროთა განმავლობაში უფრო რთული გახდა, მათ შეეძლოთ მათი მოწესრიგება.
ამგვარად, დიდი გუმბათოვანი სამარხები (ცნობილი როგორც თოლოსი) საბერძნეთში ითვლებოდა მსგავსი სტრუქტურების წინამორბედებად შოტლანდიის კუნძულ მეეშოუზე. ამან მხარი დაუჭირა აზრს, რომ საბერძნეთისა და რომის კლასიკური ცივილიზაციები ყველა ინოვაციის ცენტრში იყვნენ.
თუმცა, ქრადიოკარბონის ანალიზის შედეგად აღმოჩნდა, რომ შოტლანდიის სამარხები ბერძნულზე ათასობით წლით ძველი იყო. ჩრდილოეთ ბარბაროსებს შეეძლოთ დაეპროექტებინათ კლასიკური სტრუქტურების მსგავსი რთული სტრუქტურები.
სხვა მნიშვნელოვანი პროექტები იყო ტურინის სამოსელის მინიჭება შუა საუკუნეების პერიოდზე, მკვდარი ზღვის გრაგნილების დათარიღება ქრისტეს დროით და ნახატების გარკვეულწილად საკამათო პერიოდიზაცია შოვეს გამოქვაბულში 38,000 calBP (BP). დაახლოებით 32,000 BP), ათასობით წლით ადრე, ვიდრე მოსალოდნელი იყო.
რადიოკარბონის ანალიზი ასევე გამოყენებულია მამონტების გადაშენების დროის დასადგენად და ხელი შეუწყო დებატებს, შეხვდნენ თუ არა თანამედროვე ადამიანები და ნეანდერტალელები.
იზოტოპი 14С გამოიყენება არა მხოლოდ ასაკის დასადგენად. რადიოკარბონის ანალიზის მეთოდი საშუალებას გვაძლევს შევისწავლოთ ოკეანის ცირკულაცია და თვალყური ადევნოთ წამლების მოძრაობას მთელს სხეულში, მაგრამ ეს სხვა სტატიის თემაა.
