Széndátum Izotóp Új Tanulmány

A fosszilis üzemanyagok jóvoltából a szén-dioxid-társkereső Jeopardy-ban található. Egy tudós könnyen javítható | Tudomány

Hetven évvel ezelőtt Willard Libby amerikai vegyész ötletes módszert dolgozott ki a szerves anyagok társkeresésére. A széndátumozásnak nevezett technikája forradalmasította a régészet területét.

Most a kutatók pontosan kiszámolhatták bármely szerves anyagból készült tárgy életkorát, megfigyelve, hogy mekkora mennyiségű szén maradt meg, majd visszafelé számítva meghatározták, hogy mikor halt meg az a növény vagy állat, amelyből az anyag származott. Ez a technika, amely 1960-ban Libby-n Nobel-díjat nyert, lehetővé tette a kutatók számára datolya tetoválás az ősi múmiákon , állapítsa meg, hogy egy brit könyvtár a világ egyik legrégebbi Koránját tartotta, és derítse ki, hogy a legtöbb emberkereskedelemben elefántcsont az elmúlt három évben elejtett elefántoktól származik.



Ma az emberek által a Föld légkörébe pumpált szén-dioxid mennyisége azzal fenyeget, hogy torzítja e technika pontosságát a jövőbeni régészek számára, akik a saját időnket nézik. Ennek oka, hogy a fosszilis tüzelőanyagok napjainkban elmozdíthatják az új szerves anyagok radiokarbon korát, ami miatt nehéz megkülönböztetni őket az ókortól. Szerencsére a folyóiratban tegnap megjelent kutatás Környezetkutató levelek lehetőséget kínál Libby munkájának megmentésére és e kritikus randevú technika újjáélesztésére: egyszerűen nézzen meg egy másik szén-izotópot.

Az izotóp egy olyan elem, amelynek bizonyos számú neutronja van, amelyek azok az atommagokban található szubatomi részecskék, amelyeknek nincs töltésük. Míg az atomok protonjainak és elektronjainak száma meghatározza, hogy mely elemről van szó, a neutronok száma nagyban változhat ugyanazon elem különböző atomjai között. A Föld összes szénének majdnem 99 százaléka szén-12, vagyis mindegyik atom magjában 12 neutron található. A viselt ing, a belélegzett szén-dioxid, valamint az elfogyasztott állatok és növények többnyire szén-12-ből állnak.

első kép egy fekete lyukról

A Carbon-12 stabil izotóp, vagyis mennyisége bármely anyagban évről évre, évszázadról évszázadra ugyanaz marad. Libby úttörő radioszén-datálási technikája ehelyett egy sokkal ritkább szén-izotópot vizsgált: a Carbon-14-et. A szén-12-től eltérően ez a szén-izotóp instabil, atomjai pedig több ezer év alatt nitrogén-izotóppá bomlanak. Az új Carbon-14 egyenletes sebességgel termelődik a Föld felső légkörében, mivel a Nap sugarai nitrogénatomokat csapnak le.



A radiokarbon dátum felhasználja ezt a kontrasztot egy stabil és instabil szén-izotóp között. Élete során egy növény fotoszintézis útján folyamatosan befogadja a légkört. Az állatok viszont ezt a szenet fogyasztják, amikor növényeket esznek, és a szén az étkezési cikluson keresztül terjed. Ez a szén a szén-12 és a szén-14 állandó arányát tartalmazza.

Amikor ezek a növények és állatok elpusztulnak, megszűnnek a szén felvétele. Ettől a ponttól kezdve a növénytől vagy állattól megmaradt anyagokban a szén-14 mennyisége az idő múlásával csökken, míg a szén-12 mennyisége változatlan marad. A szerves anyag radiokarbon dátumozásához a tudós meg tudja mérni a fennmaradó 14-es szén és a változatlan szén-12 arányát, hogy megnézze, mennyi idő telt el az anyag forrása óta. A fejlett technológia sok esetben lehetővé tette, hogy a rádió-széndátum néhány évtizeden belül pontos legyen.

A széndátumozás kiváló módszer arra, hogy a régészek kihasználják az atomok lebomlásának természetes módjait. Sajnos az emberek a dolgok elrontásának küszöbén állnak.



A Carbon-14 lassú, folyamatos folyamata a felső légkörben eltörpült az elmúlt évszázadokban azáltal, hogy az emberek fosszilis tüzelőanyagokból szenet szórnak a levegőbe. Mivel a fosszilis üzemanyagok millió évesek, már nem tartalmaznak mérhető mennyiségű szén-14-et. Így, amikor millió tonna szén-12 kerül a légkörbe, a két izotóp állandó aránya megszakad. Egy tavaly közzétett tanulmányban a londoni Imperial College fizikusa, Heather Graven rámutatott arra, hogy ezek az extra szén-dioxid-kibocsátások hogyan torzítják a rádió-szén-dátumot.

2050-re úgy tűnik, hogy az új szerves anyagminták azonos rádió-széndátummal rendelkeznek, mint az 1000 évvel ezelőtti minták Koehler Péter , az új tanulmány vezető szerzője és az Alfred Wegener Sark- és Tengerkutatási Intézet fizikusa. A fosszilis üzemanyagok égetéséből származó folyamatos szén-dioxid-kibocsátás még tovább torzítja az arányokat. 'Pár évtized múlva nem tudjuk megkülönböztetni, hogy bármelyik rádió-szén-dioxid-életkor, amelyből kilépünk, vagy a szén származhat-e a múltból vagy a jövőből' - mondja Köhler.

Graven kutatásai ihlette Köhler a másik természetes úton előforduló stabil stabil izotópra fordította figyelmét: a Carbon-13-ra. Bár a Carbon-13 a Föld légkörének alig több mint 1% -át teszi ki, a növények a fotoszintézis során sokkal nagyobb sebességgel veszik fel nagyobb, nehezebb atomjaikat, mint a Carbon-12. Így a szén-13 nagyon alacsony szinten található meg a növényekből és az azokat fogyasztó állatokból előállított fosszilis tüzelőanyagokban. Más szavakkal, e fosszilis tüzelőanyagok elégetése eltörpül a Carbon-13 légköri szintjén is.

Megmérve, hogy a szén-13 ezen szintje ferde-e egy objektumban, amelyet rádió-széndátummal dátumoznak, a jövő tudósai megtudhatják, hogy az objektum szén-14 szintjét torzították-e a fosszilis üzemanyagok kibocsátása. A vártnál alacsonyabb Carbon-13 szint egy objektumban vörös zászlóként szolgálna abban, hogy a radiokarbon dátumát nem lehet megbízni. A kutatók ezt követően figyelmen kívül hagyhatták a dátumot, és más módszereket is kipróbálhattak az objektum keltezésére.

'Világosan látja, hogy ha olyan hatása van a Carbon-14-re, amely meglehetősen problémás életkori aláírást adna, akkor a Carbon-13-ban is megvan ez az aláírás' - mondta Köhler. 'Ezért a Carbon-13 segítségével meg tudja különböztetni, hogy a rádiószén érintett-e, ezért helytelen-e vagy sem.'

Köhler elismeri, hogy technikája nem működne olyan anyagoknál, amelyeket olyan mély óceáni területekről szereztek be, ahol a szén lassan cserélődik a légkör többi részével, de úgy véli, hogy ez segít a jövőbeni régészeknek rendezni szennyező korunk maradványait.

A Queen's University paleoklimatológusa, Paula Reimer rámutat, hogy a Carbon-13 mérésére gyakran nem lesz szükség, mivel a régészek általában használhatják azt az üledékes réteget, amelyben egy tárgyat találtak, hogy ellenőrizzék az életkorát. De azokon a tárgyakon, amelyek olyan területeken találhatók, ahol a Földrétegek nem tiszták, vagy amelyeket nem lehet megfelelően dátumozni, ez a technika extra ellenőrzésként szolgálhat. Köhler munkája 'bizonyos megnyugvást nyújt arra, hogy a [radiokarbon-datálás] a jövőben is hasznos marad az egyes minták esetében', mondja Reimer.

A szerkesztő megjegyzése: Ezt a cikket frissítették, hogy tartalmazza Köhler Péter hovatartozását.



^