Ce este Radiocarbon Dating?

Datarea cu radiocarbon este o metoda a ceea ce este cunoscut sub numele de „Absolute Dating”. In ciuda numelui, acesta nu ofera o data absoluta de material organic – ci o varsta aproximativa, de obicei intr-o gama de cativa ani, in orice mod. Cealalta metoda este „Datarea relativa” care ofera o ordine a evenimentelor fara a da o varsta exacta (1): tipologia artefactului tipic sau studiul secventei evolutiei fosilelor.

Exista trei izotopi de carbon care apar ca parte a proceselor naturale ale Pamantului; acestea sunt carbon-12, carbon-13 si carbon-14. Natura instabila a carbonului 14 (cu o perioada de injumatatire precisa care o face usor de masurat) inseamna ca este ideala ca metoda absoluta de datare. Celelalte doua izotopi in comparatie sunt mai frecvente decat carbonul 14 in atmosfera, dar cresc odata cu arderea combustibililor fosili, ceea ce le face mai putin fiabile pentru studiu (2); carbon-14 creste, de asemenea, dar raritatea sa relativa inseamna ca cresterea acestuia este neglijabila. Timpul de injumatatire al izotopului 14C este de 5.730 de ani, ajustat de la 5.568 de ani calculat initial in anii 1940; limita superioara a datarii este in regiunea de 55-60.000 de ani, dupa care cantitatea de 14C este neglijabila (3). Dupa acest punct, pot fi utilizate alte metode Absolute Dating.

Astazi, metoda de datare radiocarbon-14 este folosita pe scara larga in stiintele mediului si in stiintele umane, cum ar fi arheologia si antropologia. De asemenea, are unele aplicatii in geologie; importanta sa in materie de intalnire a materialelor organice nu poate fi subestimata suficient. In 1979, Desmond Clark a spus despre metoda „am fi inca intemeiati intr-o mare de imprecizii candva crescute de ghicitori inspirate, dar mai des de speculatii imaginative” (3).

Datarea cu radiocarbon poate fi utilizata numai pe materiale organice. De obicei (6):

  • Lemn si carbune
  • Seminte, spori si polen
  • Oase, piele, par, blana, corn si reziduuri de sange
  • Turba, noroiul si solul
  • Cochilii, coral si chitina
  • Ceramica (unde exista reziduuri organice)
  • Picturi de perete (deoarece contin de obicei materiale organice, cum ar fi fructe zdrobite si insecte)
  • Hartie si pergament

Lista de mai sus nu este exhaustiva; majoritatea materialelor organice sunt potrivite atat timp cat are o varsta suficienta si nu s-a mineralizat – oasele dinozaurului au ramas, deoarece nu mai au carbon. Piatra si metalul nu pot fi datate, dar ceramica poate fi datata prin reziduuri supravietuitoare, cum ar fi particule alimentare sau vopsea care foloseste material organic (8).

Exista o serie de moduri de a intra intr-o cariera in studierea intalnirilor cu radiocarburi. De obicei, un master in chimie este necesar din cauza muncii extinse de laborator. Totusi, din ce in ce mai mult, studentii invata despre principiile datelor de radiocarburi in arheologie, paleontologie si stiinte climatice si pot combina studii transversale.

Istoria intalnirilor radiocarbon-14

Metoda dezvoltata in anii 1940 si a fost o cercetare de ultima ora care ar schimba metodele de intalnire pentru totdeauna. O echipa de cercetatori condusa de Willard F. Libby a calculat rata de descompunere radioactiva a izotopului 14C (4) in pulbere neagra de carbon. Ca test, echipa a prelevat mostre de lemn de salcam de la doi faraoni egipteni si le-a dat; rezultatele s-au intors intr-un interval rezonabil: 2800BC +/- 250 ani, in timp ce datele independente anterioare (in mare parte inregistrarile de dendrocronologie) au fost de 2625 +/- 75 ani (3), (5). Arheologii au folosit metode de intalnire relativa pentru a-si calcula domnia. Desi calculele lor initiale au fost usor incorecte datorita contaminantilor testarilor nucleare ample ale epocii, oamenii de stiinta au descoperit curand eroarea si au dezvoltat metode mai exacte, incluzand o data de calibrare pana in 1950. Aceasta noua metoda s-a bazat pe contorizarea scintilatiei de gaze si lichide, iar aceste metode sunt inca utilizate astazi, fiind demonstrate ca fiind mai exacte decat metoda originala a lui Libby (3). Willard Libby va primi un premiu Nobel pentru chimie in 1960.

Urmatorul mare pas in metoda de datare a radiocarbonului ar fi Spectrometria de masa accelerata, care a fost dezvoltata la sfarsitul anilor 1980 si a publicat primele rezultate in 1994 (3). Acesta a fost un salt urias in sensul ca a oferit date mult mai precise pentru un esantion mult mai mic (9); acest lucru a facut ca distrugerea esantioanelor sa fie o problema mult mai putin delicata pentru cercetatori, in special despre artefacte precum The Shroud of Turin, pentru care acum date exacte erau posibile fara a deteriora o parte semnificativa a artefactului. AMS numara 14C intr-un esantion, mai degraba decat asteptarea ca izotopul sa se descompuna; acest lucru inseamna, de asemenea, lecturi mai mari de precizie pentru datele mai vechi.

Cum functioneaza

Izotopul 14C este format constant in atmosfera superioara datorita efectelor razelor cosmice asupra atomilor de azot-14. Este oxidat rapid si absorbit in cantitati mari de toate organismele vii – animale si plante, locuinte terestre si oceanice deopotriva. Cand un organism moare, inceteaza sa absoarba izotopul radioactiv si incepe imediat sa se descompuna (7). Asa cum am mentionat anterior, timpul de injumatatire al izotopului 14C este de 5.730 de ani – asta inseamna ca este nevoie de 5.730 de ani pentru a atinge jumatate din radioactivitatea pe care organismul a avut-o in momentul mortii, alti 5.730 de ani pentru a ajunge la 25% radioactivitate pe care o avea la momentul respectiv. de moarte si asa mai departe. Datarea cu radiocarbon este pur si simplu o masura a nivelului izotopului 14C din resturile organice (8). Acest lucru nu este atat de clar, deoarece pare ca cantitatea de izotopi de 14C din atmosfera poate varia.

AMS functioneaza usor diferit; transforma atomii probei in ioni cu miscare rapida, astfel incat acestia sa devina atomi incarcati. Prin aplicarea campurilor magnetice si electrice, masa acestor ioni este masurata si acceleratorul este utilizat pentru a indeparta ioni care ar putea contamina datarea. Proba trece prin mai multe acceleratoare pentru a indeparta cat mai multi atomi posibil pana la 14C si unele 12C si 13C trec in detector. Acesti din urma atomi sunt folositi ca parte a procesului de calibrare pentru a masura numarul relativ de izotopi (9).

Cum se calibreaza o data?

Atunci cand timpul de injumatatire a fost corectat in 1950, anul a fost luat ca data de baza de la care sa se calculeze toate datele rezultate. Prin urmare, orice expresie a „inainte de prezent” va insemna „inainte de 1950”. Se presupune ca proportia de 14C atmosferica este aceeasi astazi ca in 1950 (10), (11) si ca timpul de injumatatire ramane acelasi. Daca un nivel de radioactivitate revine la jumatate din ceea ce s-ar fi asteptat daca organismul ar fi murit in 1950, atunci se presupune ca este 5.730 de ani inainte de 1950. Acest lucru nu inseamna ca avem un an precis de 3780 BC, inseamna ca atunci trebuie sa calibram prin alte metode care ne vor arata cum s-au modificat concentratiile atmosferice ale izotopului 14C – cel mai de obicei prin inregistrarile de dendrocronologie (datele inelelor arborelui) (10). Copacii foarte batrani, cum ar fi Bristlecone Pine din America de Nord, sunt ideali pentru a construi inregistrari lungi si precise ale starii atmosferei Acest lucru permite cercetatorilor sa isi dea seama de variatii prin compararea inregistrarilor cunoscute ale nivelurilor de 14C din registrul arborilor, in cautarea unui registru de arbore care sa aiba aceeasi proportie de radiocarbon. Natura suprapusa a inregistrarilor de arbori inseamna ca aceasta este cea mai precisa inregistrare pe care o avem. Desigur, vor fi cativa ani calendaristici posibili in intervalul scontat, motiv pentru care datele de radiocarbon vin cu o variatie, cum ar fi +/- 25 de ani, de exemplu (11). Natura suprapusa a inregistrarilor de arbori inseamna ca aceasta este cea mai precisa inregistrare pe care o avem. Desigur, vor fi cativa ani calendaristici posibili in intervalul scontat, motiv pentru care datele de radiocarbon vin cu o variatie, cum ar fi +/- 25 de ani, de exemplu (11). Natura suprapusa a inregistrarilor de arbori inseamna ca aceasta este cea mai precisa inregistrare pe care o avem. Desigur, vor fi cativa ani calendaristici posibili in intervalul scontat, motiv pentru care datele de radiocarbon vin cu o variatie, cum ar fi +/- 25 de ani, de exemplu (11).

Radiocarbon-14 Dating in Action

Arheologia a fost una dintre primele si ramane principalele discipline care sa utilizeze datarea radiocarbonului si acesta este motivul pentru care multi intra in laborator prin combinarea studiilor de chimie si arheologie. Are un impact mai mare asupra intelegerii noastre despre trecutul uman decat in ​​orice alt domeniu.

Datarea cu radiocarburi este profund utila in arheologie, mai ales din zorii metodei AMS si mai exacte cand s-ar putea obtine date mai precise pentru marimi mai mici ale esantionului. Un exemplu bun este o cercetare critica in dieta fragile colonii vikinge din Groenlanda (13), de exemplu; studiul a examinat nu doar datele de 14C ale oamenilor din morminte, dar a fost, de asemenea, in examinarea dietei lor, prin examinarea izotopilor de carbon insisi. Studiul a concluzionat date care erau deja suspectate, dar nu au fost confirmate: ca colonia a fost ocupata intre sfarsitul secolului X si inceputul secolului al XII-lea. Radiocarbon AMS a fost, de asemenea, utilizat pentru a calcula cand ultimii vikingi au plecat din Groenlanda (17).

Au existat multe dezbateri cu privire la epoca Soldului de la Torino. A devenit o relicva importanta pentru multi catolici. Dezbaterea a declansat decenii dupa descoperirea sa. Expertii au aratat ca designul sau medieval, infatisarea lui Hristos si alti alti factori cheie care il marcheaza ca in regiunea de 700 de ani. Abia in 1988, si mai multe teste ulterioare de atunci, au fost confirmate (14); acum este cel mai cunoscut exemplu de succes al metodei AMS, deoarece au fost efectuate nenumarate teste si au confirmat datele. O parte semnificativa din Giulgiul ar fi fost distrusa folosind metoda mai veche. Lucrarea pentru studiul din 1988 este disponibila online (15). Fiecare test ulterior a revenit cu date de la mijlocul secolului al XIV-lea.

Arheologia peisagistica este o punte intre arheologie si stiintele mediului, desi multi o considera o stiinta a mediului in sine. Este studiul modului in care oamenii din trecut au exploatat si au schimbat mediul din jurul lor. In mod obisnuit, aceasta va implica examinarea sporilor si a polenului pentru a examina cand pamantul a fost curatat de scrub si copaci in Revolutia neolitica pentru a face loc culturilor. De asemenea, foloseste fitoliti, resturi entomologice, GIS (cartografiere digitala), prelevare de sol, analize osoase, radar penetrant la sol si studii de harta si alte date documentare. A fost fundamental, in special in Europa, demonstrarea modului in care peisajele sunt moaste si monumente in sine si sunt demne de studiat ca atare. Revenind la exemplul vikingilor din Groenlanda de mai sus, studiul extins si datarea ramasitelor faunale arata schimbari distincte care au fost facute de vikingi. Studiile arata data aproximativa a sosirii animalelor si a culturilor europene (13) si cand acestea au disparut in cele din urma din registru (17). Studii precum aceasta sunt fundamentale pentru a determina nu doar modul in care mediul s-a schimbat datorita manipularii umane, ci si schimbarilor naturale datorate fluctuatiilor din mediu si clima.

Utilizarile practice ale datarii radiocarbonelor in stiintele climatice acopera exemple similare cu exemplele arheologice vazute mai sus (schimbari in fauna si vegetatie, de exemplu), dar este fundamentala si in alte zone (12). Cel mai critic, este utilizat la studierea datei nucleului de gheata pentru a determina compozitia climatului trecut. Multe probe de gheata au fost prelevate in Antarctica si acest lucru este fundamental pentru a intelege modul in care schimbam climatul in ziua de azi si modul in care se poate schimba in viitor atunci cand vom contabiliza fluctuatiile carbonului atmosferic (18). Cu toate acestea, exista complicatii, iar cercetatorii verifica inregistrarile de gheata cunoscute pe orice probe noi, luand in considerare datele de gheata cunoscute in factorizarea marjei lor de eroare. Compozitie atmosferica,

Studiile despre fitolit (resturi de plante fosilizate), entomologia (studiul insectelor), precum si studiile mentionate anterior asupra polenului si sporilor nu pot arata doar modul in care un mediu s-a schimbat si ce a provocat-o (inginerie umana sau schimbare de mediu), dar si cand se schimba a avut loc.

surse

  • Autor
  • Postari recente

MG Mason este licentiat in Arheologie si MA in Arheologie peisagistica, ambele de la Universitatea din Exeter. Un interes personal pentru stiinta mediului a crescut alaturi de studiile sale formale si, in cele din urma, a facut parte din diploma sa post-universitara, unde a studiat atat schimbari naturale, cat si umane in mediul din sud-vestul Angliei; interesele sale particulare sunt in fotografia aeriana. Are experienta in GIS (mapare digitala), dar in prezent lucreaza ca scriitor independent, deoarece declinul economic inseamna ca s-a straduit sa obtina o munca relevanta. El locuieste in prezent in sud-vestul Angliei.

Ultimele postari ale lui Matthew Mason (vezi tot)

Articol prezentat

Jungla Concreta: Studiul peisajelor urbane ca stiinta a mediului

Multe universitati din America de Nord si din Europa ofera acum studii despre mediul urban BA / BScs MA / MS in materii precum Studii Urbane si Arheologie Urbana. Importanta crescanda a oraselor si oraselor noastre inseamna ca acum sunt subiect …

ARTICOLE SIMILAREDE LA ACELAȘI AUTOR