Kako funkcionira metoda pronalaska radiokarbona i je li pouzdan?

Radiokarbonsko datiranje jedno je od najpoznatijih arheološke tehnike datiranja dostupan znanstvenicima, a mnogi su široj javnosti barem čuli za to. Ali postoje mnoge zablude o tome kako radiokarbon djeluje i koliko je pouzdana tehnika.

Radiokarbonsko datiranje izumio je 1950-ih američki kemičar Willard F. Libby i nekolicina njegovih studenata na Sveučilištu u Chicagu: 1960. dobio je Nobelovu nagradu za kemiju za izum. Bila je to prva apsolutna znanstvena metoda koja je ikad izumljena: to jest, tehnika je prva omogućila istraživaču da utvrdi koliko je davno organski objekt umro, je li u kontekst ili ne. Sramežljiv pečat datuma na predmetu, to je još uvijek najbolja i najtočnija tehnika izrade izlazaka.

Sva živa bića razmjenjuju gorivo Ugljik 14 (C14) s atmosferom oko njih - životinje i biljke razmjenjuju ugljik 14 s atmosferom, ribe i koralji razmjenjuju ugljik s otopljenim C14 u vodi. Količina C14 se tijekom života životinje ili biljke savršeno uravnotežuje s onom u okolini. Kad organizam umre, ta se ravnoteža ruši. C14 u mrtvom organizmu polako propada poznatom brzinom: njegov „poluživot“.

Poluživot an izotop kao na C14 vrijeme je potrebno da pola propadne: u C14, svakih 5.730 godina, polovina ga nestaje. Ako izmjerite količinu C14 u mrtvom organizmu, možete shvatiti koliko je davno prestao razmjenjivati ​​ugljik sa svojom atmosferom. S obzirom na relativno netaknute okolnosti, laboratorij radiokarbona može točno izmjeriti količinu ugljikovodika u mrtvom organizmu već prije 50 000 godina; nakon toga, nema dovoljno C14 za mjerenje.

Međutim, postoji problem. Ugljik u atmosferi fluktuira sa snagom od zemljino magnetsko polje i solarna aktivnost. Morate znati kakva je bila tada atmosferska razina ugljika ("ugljikovodik") smrti organizma, da bi se moglo izračunati koliko je vremena prošlo od organizma umro. Ono što vam treba je vladar, pouzdana karta rezervoara: drugim riječima, organski skup objekata koje vi mogu sigurno odrediti datum, izmjeriti njegov sadržaj C14 i tako uspostaviti osnovni rezervoar u određenoj godini.

Srećom, imamo organski objekt koji godišnje prati ugljik u atmosferi: drveće prstenovi. Drveće održavaju ravnotežu ugljika 14 u svojim prstenovima za rast - a stabla proizvode prsten svake godine kada su živi. Iako nemamo nijedno stablo staro 50 000 godina, mi se nalazimo u 12,594 godina koji se preklapaju. Drugim riječima, imamo prilično čvrst način kalibriranja datuma sirovog ugljikovodika za posljednjih 12.594 godina prošlosti našeg planeta.

Ali prije toga dostupni su samo fragmentarni podaci, što čini vrlo teško definitivno datirati bilo šta starije od 13.000 godina. Moguće su pouzdane procjene, ali s velikim +/- faktorima.

Kao što možete zamisliti, znanstvenici pokušavaju otkriti druge organske predmete od kojih je Libby sigurno otkriveno. Ostali ispitivani skupovi podataka obuhvaćali su varve (slojeve u sedimentnoj stijeni koji se godišnje postavljaju i sadrže organske materijale, duboke oceanske korale, sige (špiljski naslage) i vulkanski tefri; ali postoje problemi sa svakom od ovih metoda. Špiljske naslage i rijeke mogu uključivati ​​stari ugljik iz tla, a još uvijek postoje neriješeni problemi s fluktuirajućim količinama C14 u oceanski koralji.

Počevši od 1990-ih, koalicija istraživača pod vodstvom Paula J. Reimer od CHRONO Centar za klimu, okoliš i kronologiju, na Queen's University Belfast, započeo je izgradnju opsežnog alata za unos podataka i kalibracija koji su prvi nazvali CALIB. Od tog vremena CALIB, koji je sada preimenovan u IntCal, nekoliko je puta usavršavan. IntCal kombinira i pojačava podatke s prstenova drveća, jezgara leda, tefre, korala i speleothema do osmislili značajno poboljšanu kalibracijsku postavku za c14 datume između 12.000 i 50.000 godina prije. Najnovije krivulje potvrđene su u 21. međunarodna konferencija o ugljikovodiku u srpnju 2012. godine.

U posljednjih nekoliko godina, novi potencijalni izvor za daljnje pročišćavanje krivulja ugljikovodika je jezero Suigetsu u Japanu. Godišnje formirani sedimenti jezera Suigetsu sadrže detaljne informacije o promjenama u okolišu tijekom posljednjih 50.000 godina, za koje PJ Reimer smatra da će stručnjaci za ugljikovodike biti dobri kao i možda bolji od njih, uzorci jezgara Grenlandski ledeni list.

Istraživači Bronk-Ramsay i sur. izvješće o 808 AMS datumima na temelju nanosa sedimenata izmjerenih u tri različite radiokarbonske laboratorije. Datumi i odgovarajuće ekološke promjene obećavaju izravnu povezanost između ostalih ključnih klimatskih zapisa, dopuštajući istraživačima kao što je Reimer da fino kalibriraju datume radiokarbona između 12 500 i praktične granice datiranja od c14 52,800.

Reimer i kolege ističu da je IntCal13 tek najnoviji u kalibracijskim setovima, te se očekuju daljnja poboljšanja. Na primjer, u kalibraciji IntCal09 otkrili su dokaze da je za vrijeme Mlađeg Dryasa (12.550-12.900 cal) gašenje ili barem strmo smanjenje formacije dubokih voda sjeverne Atlantike, što je zasigurno odraz klimatskih promjena; morali su izbaciti podatke za to razdoblje iz sjevernog Atlantika i upotrijebiti drugačiji skup podataka. To bi trebalo dati napredne zanimljive rezultate.

• _{Bronk Ramsey C, Staff RA, Bryant CL, Brock F, Kitagawa H, Van der Plicht J, Schlolaut G, Marshall MH, Brauer A, Lamb HF i sur. 2012. Potpuni zemaljski radiokarbonski zapis za 11,2 do 52,8 kyr B.P. Znanost 338: 370-374.}
• _{Reimer PJ. 2012. Atmosferska znanost. Rafiniranje vremenske skale radiokarbona. Znanost 338(6105):337-338.}
• _{Reimer PJ, Bard E, Bayliss A, Beck JW, Blackwell PG, Bronk Ramsey C, Buck CE, Cheng H, Edwards RL, Friedrich M i dr. 2013. IntCal13 i Marine13 kalibracijske krivulje dobnog ugljikovodika 0–50 000 godina cal. radioaktivnim ugljikom 55(4):1869–1887.}
• _{Reimer P, Baillie M, Bard E, Bayliss A, Beck J, Blackwell PG, Bronk Ramsey C, Buck C, Burr G, Edwards R et al. 2009. IntCal09 i Marine09 krivulje kalibracije starog ugljikovodika, 0-50 000 godina cal.radioaktivnim ugljikom 51(4):1111-1150.}
• _{Stuiver M i Reimer PJ. 1993. Proširena baza podataka C14 i revidirani program kalibracije dob Calib 3.0 c14. radioaktivnim ugljikom 35(1):215-230.}