ניתוח פחמן רדיו שינה את ההבנה שלנו ב-50,000 השנים האחרונות. פרופסור וילארד ליבי הדגים זאת לראשונה ב-1949, ועל כך הוענק לו מאוחר יותר פרס נובל.
שיטת היכרויות
מהות ניתוח פחמן רדיו היא השוואה בין שלושה איזוטופים שונים של פחמן. לאיזוטופים של יסוד מסוים יש אותו מספר פרוטונים בגרעין, אך מספר שונה של נויטרונים. זה אומר שלמרות הדמיון הכימי הגדול שלהם, יש להם מסות שונות.
המסה הכוללת של איזוטופ מסומנת על ידי אינדקס מספרי. בעוד שהאיזוטופים הקלים 12C ו-13C יציבים, האיזוטופ הכבד ביותר 14C (רדיופחמן) הוא רדיואקטיבי. הליבה שלו כל כך גדולה שהיא לא יציבה.
עם הזמן, 14C, הבסיס של תיארוך פחמן רדיואקטיבי, מתפרק לחנקן 14N. רוב הפחמן-14 נוצר באטמוספירה העליונה, שם נויטרונים המיוצרים על ידי קרניים קוסמיות מגיבים עם אטומים 14N.
ואז הוא מתחמצן ל-14CO2, נכנס לאטמוספירה ומתערבב עם 12 CO2 ו-13CO2. נעשה שימוש בפחמן דו חמצניצמחים במהלך הפוטוסינתזה ומשם דרך שרשרת המזון. לכן, לכל צמח וחיה בשרשרת זו (כולל בני אדם) תהיה כמות שווה של 14C בהשוואה ל-12C באטמוספירה (יחס14S:12S).
הגבלות השיטה
כאשר יצורים חיים מתים, הרקמה כבר לא מוחלפת ומתגלה ריקבון רדיואקטיבי 14C. לאחר 55,000 שנים, 14C התכלה עד כדי כך שלא ניתן עוד למדוד את שרידיו.
מהו תיארוך פחמן? ניתן להשתמש בדעיכה רדיואקטיבית כ"שעון" מכיוון שהוא בלתי תלוי בתנאים הפיזיקליים (למשל טמפרטורה) וכימיים (למשל תכולת מים). מחצית מ-14C הכלולים במדגם מתפורר בעוד 5730 שנים.
לכן, אם אתה יודע את היחס 14C:12C בזמן המוות ואת היחס של היום, אז אתה יכול לחשב כמה זמן עבר. למרבה הצער, זה לא כל כך קל לזהות אותם.
ניתוח פחמן רדיו: מרווח שגיאה
כמות 14C באטמוספירה, ומכאן בצמחים ובבעלי חיים, לא תמיד הייתה קבועה. לדוגמה, זה משתנה בהתאם לכמה קרניים קוסמיות מגיעות לכדור הארץ. זה תלוי בפעילות השמש ובשדה המגנטי של הפלנטה שלנו.
למרבה המזל, ניתן למדוד את התנודות הללו בדגימות המתוארכות בשיטות אחרות. ניתן לספור את הטבעות השנתיות של העצים ואת השינוי בתוכןפחמן רדיו. מנתונים אלה ניתן לבנות "עקומת כיול".
כרגע, מתבצעת עבודה להרחבתו ולשיפורו. בשנת 2008, ניתן היה לכייל רק תאריכים של פחמן רדיו עד 26,000 שנים. כיום העקומה הוארכה ל-50,000 שנים.
מה ניתן למדוד?
לא ניתן לתארך את כל החומרים בשיטה זו. רוב התרכובות האורגניות, אם לא כולן, מאפשרות תיארוך פחמן רדיואקטיבי. ניתן גם לתארך כמה חומרים אנאורגניים, כמו מרכיב הארגוניט של קונכיות, שכן נעשה שימוש בפחמן-14 ליצירת המינרל.
חומרים שתוארכו מאז תחילת השיטה כוללים פחם, עץ, זרעים, זרעים, עצמות, קונכיות, עור, כבול, סחף, אדמה, שיער, כלי חרס, אבקה, ציורי קיר, אלמוגים, שרידי דם, בד, נייר, קלף, שרף ומים.
ניתוח רדיופחמן של מתכת אינו אפשרי אם היא אינה מכילה פחמן-14. היוצא מן הכלל הוא מוצרי ברזל, המיוצרים באמצעות פחם.
ספירה כפולה
בגלל סיבוך זה, תאריכי פחמן רדיו מוצגים בשתי דרכים. מדידות לא מכוילות ניתנות בשנים שקדמו ל-1950 (BP). תאריכים מכוילים מוצגים גם בתור לפני הספירה. ה., ואחרי, כמו גם שימוש ביחידת calBP (מכויל עד היום, לפני 1950). זוהי "הערכה הטובה ביותר" של הגיל בפועל של המדגם, אך יש צורך להיות מסוגל לחזור אליונתונים ישנים וכייל אותם כאשר מחקרים חדשים ממשיכים לעדכן את עקומת הכיול.
כמות ואיכות
הקושי השני הוא השכיחות הנמוכה ביותר של 14С. רק 0.0000000001% מהפחמן באטמוספירה של היום הוא 14C, מה שהופך אותו לקשה להפליא למדידה ורגיש במיוחד לזיהום.
בשנים הראשונות, ניתוח פחמן רדיו של מוצרי ריקבון דרש דגימות ענק (למשל, חצי עצם הירך האנושי). מעבדות רבות משתמשות כעת בספקטרומטר מסה מאיץ (AMS), שיכול לזהות ולמדוד נוכחות של איזוטופים שונים, וכן לספור אטומי פחמן-14 בודדים.
שיטה זו דורשת פחות מ-1 גרם של עצם, אך מעטות המדינות יכולות להרשות לעצמן יותר מ-AMS אחד או שניים, שעולים יותר מ-$500,000. לדוגמה, לאוסטרליה יש רק 2 מכשירים אלה המסוגלים תיארוך פחמן רדיואקטיבי, והם מעבר להישג ידם של רוב העולם המתפתח.
ניקיון הוא המפתח לדיוק
בנוסף, יש לנקות בזהירות את הדגימות מזיהום פחמן מהדבק ומהאדמה. זה חשוב במיוחד עבור חומרים ישנים מאוד. אם 1% ממרכיב במדגם בן 50,000 שנה מגיע ממזהם מודרני, הוא יתוארך לגיל 40,000.
מסיבה זו, חוקרים מפתחים כל הזמן חדשיםשיטות לניקוי יעיל של חומרים. יכולה להיות להם השפעה משמעותית על התוצאה שנותנת ניתוח פחמן רדיו. דיוק השיטה עלה משמעותית עם פיתוח שיטת ניקוי חדשה עם פחם פעיל ABOx-SC. זה אפשר, למשל, לדחות את תאריך הגעתם של האנשים הראשונים לאוסטרליה ביותר מ-10 אלף שנה.
ניתוח רדיופחמן: ביקורת
השיטה המוכיחה שחלפו הרבה יותר מ-10,000 שנים מאז ראשית כדור הארץ, המוזכרת בתנ ך, זכתה לביקורת חוזרת ונשנית מצד בריאתנים. לדוגמה, הם טוענים שתוך 50,000 שנה דגימות צריכות להיות נקיות מפחמן-14, אבל פחם, נפט וגז טבעי, שלפי ההערכה הם בני מיליוני שנים, מכילים כמויות מדידות של איזוטופ זה, מה שאושר על ידי תיארוך פחמן רדיואקטיבי. טעות המדידה במקרה זה גדולה מקרינת הרקע, שלא ניתן לבטלה במעבדה. כלומר, דגימה שאינה מכילה אטום פחמן רדיואקטיבי אחד יציג תאריך של 50 אלף שנה. עם זאת, עובדה זו אינה מעמידה בספק את תיארוך החפצים, ועוד יותר מכך אינה מעידה על כך שנפט, פחם וגז טבעי צעירים מגיל זה.
כמו כן, בריאתנים מציינים כמה מוזרויות בתיארוך עם פחמן רדיו. לדוגמה, תיארוך של רכיכות מים מתוקים קבע את גילם להיות למעלה מ-2,000 שנים, מה שלדעתם פוגע בשיטה זו. למעשה, נמצא שרכיכות מקבלות את רוב הפחמן שלהן מאבן גיר וחומוס, שהן נמוכות מאוד ב-14C, מכיוון שהמינרלים הללו עתיקים מאוד ואין להם גישה אליהםפחמן אוויר. ניתוח פחמן רדיו, שבמקרה זה ניתן להטיל ספק בדיוק שלו, נכון אחרת. לעץ, למשל, אין את הבעיה הזו, מכיוון שצמחים מקבלים פחמן ישירות מהאוויר, המכיל מנה מלאה של 14C.
טיעון נוסף נגד השיטה הוא העובדה שעצים יכולים ליצור יותר מטבעת אחת בשנה אחת. זה נכון, אבל לעתים קרובות יותר זה קורה שהם לא יוצרים טבעות צמיחה בכלל. לאורן הבריסטלקון, שממנו מבוססות רוב המדידות, יש 5% פחות טבעות מגילו האמיתי.
קביעת התאריך
ניתוח רדיופחמן הוא לא רק שיטה, אלא תגליות מרגשות בעבר ובהווה שלנו. השיטה אפשרה לארכיאולוגים לסדר את הממצאים בסדר כרונולוגי ללא צורך ברישומים כתובים או מטבעות.
במאה ה-19 ובתחילת המאה ה-20, ארכיאולוגים סבלניים וזהירים להפליא קישרו כלי חרס ואבן מאזורים גיאוגרפיים שונים על ידי חיפוש אחר קווי דמיון בצורה ובדוגמאות. לאחר מכן, באמצעות הרעיון שסגנונות אובייקטים התפתחו והפכו מורכבים יותר עם הזמן, הם יכלו לסדר אותם.
לפיכך, הקברים בעלי הכיפות הגדולות (הידועים כ-tholos) ביוון נחשבו למבשרים של מבנים דומים באי הסקוטי Maeshowe. זה תמך ברעיון שהתרבויות הקלאסיות של יוון ורומא היו במרכז כל החדשנות.
עם זאת, בכתוצאה מניתוח פחמן רדיו, התברר שהקברים הסקוטים עתיקים מאלפי שנים מאלה היוונים. הברברים הצפוניים היו מסוגלים לתכנן מבנים מורכבים הדומים למבנים קלאסיים.
פרויקטים בולטים נוספים היו הקצאת תכריכים של טורינו לתקופת ימי הביניים, תיארוך מגילות ים המלח לתקופת ישו, והפריודיזציה השנויה במחלוקת של הרישומים במערת שובת ב-38,000 קליפורניה. כ-32,000 לפנה ס), אלפי שנים מוקדם מהצפוי.
ניתוח רדיופחמן שימש גם כדי לקבוע את עיתוי ההכחדה של הממותות ותרם לוויכוח אם בני האדם המודרניים והניאנדרטלים נפגשו או לא.
Isotope 14С משמש לא רק לקביעת גיל. שיטת ניתוח הפחמן הרדיואקטיבי מאפשרת לנו ללמוד את זרימת האוקיינוס ולעקוב אחר תנועת התרופות בכל הגוף, אבל זה נושא למאמר אחר.
