Datarea cu carbon radioactiv


Datarea cu carbon a fost descoperită de Willard Libby, pentru care a primit Premiul Nobel în Chimie în 1960. Carbonul radioactiv (14C) este unul dintre cei 3 izotopi de carbon. Cel mai răspândit este 12C, cu un procent de 98,9% din tot carbonul din natură. 13C formează cam 1,1%, iar 14C doar 1 la 1010% (adică dintr-un milion de milioane de atomi de carbon, unul este 14C), asta pentru că este singurul instabil dintre cele 3. Acest izotop se transformă în azot 14N prin emisie de radiație beta. Carbonul radioactiv se formează în straturile superioare ale atmosferei când azotul interacționează cu neutronii veniți din radiația cosmică. Un atom de azot captează un neutron și pierde un proton, transformându-se astfel în radiocarbon (14C), care formează 14CO2 (dioxid de carbon radioactiv) care devine parte din ciclul global al carbonului și ajunge în plante și în animale. Cea mai mare parte din 14C este absorbit de oceane, ceea ce înseamnă că și organismele din adâncuri conțin radiocarbon. Chiar dacă 14C din biosferă și din oceane se dezintegrează constant, este înlocuit continuu cu altul nou din atmosferă, în consecință cantitatea de radiocarbon din plante și animale și din ocean rămâne aproximativ constantă de-a lungul timpului (se numește echilibru izotopic). Odată ce un organism moare, devine izolat de sursa de 14C, care nu se mai reîmprospătează și se dezintegrează cu o rată constantă (dată de timpul de înjumătățire), adică „ceasul radioactiv” pornește. Așadar, când se dorește datarea unei fosile prin această metodă, este măsurată cantitatea de 14C rămasă în fosilă, este comparată cu cantitatea de 14C aflată într-un material standard și se poate determina timpul trecut de la moartea organismului. Pentru asta, trebuie să se cunoască rata cu care 14C se dezintegrează, sau timpul de înjumătățire, care este de 5730 ani, iar pentru a face o măsurare bună obiectul datat nu trebuie să fie mai vechi de 45.000 ani. Dacă e mai vechi trebuie folosite alte metode. Pentru a se determina cât de mult radiocarboneste într-o bucată analizată se pot folosi două metode: detectarea cantității de radiații beta emise sau spectrometria masei accelerate (AMS). De precizat și că există metode de a prelungi perioada de 45.000 ani până la 60.000 ani sau chiar 75.000 ani dacă există material în cantități mari. Substanțele care pot fi datate cu carbon radioactiv sunt, printre altele, lemn, turbă, sedimente organice din lacuri, rămășițe de plante, cărbune, cochilii sau corali.

Probleme ce pot să apară

Pentru a putea data corect cu radiocarbon trebuie făcute următoarele presupuneri:

  1. Raportul 14C/ 12C din fiecare parte a globului (atmosferă, biosferă, apă oceanică) a rămas relativ constant de-a lungul timpului.
  2. Amestecarea rapidă și completă a 14C are loc între rezervoare la nivel global.
  3. Rapoartele dintre diferiții izotopi de carbon nu au fost alterate, în afară de alterarea dată de dezintegrarea 14C dinainte sau după moartea unui organism.
  4. Timpul de înjumătățire al 14C este cunoscut cu acuratețe și cu un nivel ridicat de precizie.
  5. Nivelele naturale de 14C pot fi măsurate cu precizie.

Dintre acestea, există o mare încredere printre oamenii de știință că ultimele două sunt îndeplinite, adică timpul de înjumătățire este cunoscut și nivelurile de carbon din prezent sunt măsurate exact. Primele trei presupuneri pot crea probleme, însă.

Contaminarea

Constă în adăugarea materialului mai vechi sau mai nou la eșantion, ceea ce poate duce la estimări greșite. De exemplu, prin adăugarea a 1% carbon modern la un eșantion de 34.000 ani va duce la o eroare de 4000 ani. Contaminarea poate fi naturală (infiltrare de materiale noi în sedimente vechi) sau artificială (neatenția arheologilor sau a fizicienilor). Materialele inflitrate pot fi eliminate prin diverse metode, cum ar fi tratarea cu acid pentru a dizolva carbonați mai vechi și cu soluții alcaline pentru a elimina acizi organici. Totuși, dacă sursa de contaminare are aceeași compoziție ca și eșantionul, separarea se poate dovedi imposibilă. Această problemă rămâne încă și pentru a o diminua se compară (unde este posibil) cât mai multe eșantioane din situri diferite.

Distilarea (fracționarea) izotopică

Deși cei trei izotopi de carbon sunt identici din p.d.v. chimic, într-un sistem biologic va exista o tendință pentru izotopul mai ușor (12C). Deci când sunt datate rămășițe de plante trebuie ținut cont de cantitatea de 14C din plante, pentru că dacă nu, se va obține o vârstă mai mare decât cea reală. Efectul invers se obține când se datează organisme marine (par mai recente decât sunt). Pentru a rezolva problema, se măsoară prin spectrometrie raportul dintre izotopii stabili 13C/ 12C pentru că acesta nu se modifică prin dezintegrare, iar acest raport este comparat cu raportul dintr-o bucată standard de calcar din Cretacic și se folosesc niște formule pentru corecție.

Variații pe termen lung în producția de 14C

Este o problemă importantă în datarea cu radiocarbon, pentru că presupunerea că nivelurile de 14C din atmosferă pare să nu mai fie susținută. În urmă cu mai mult de 30 ani au fost observate discrepanțe între datarea cu 14C și dendrocronologie (analizarea inelelor copacilor), astfel că datele obținute din datarea radioactivă sunt mai mici decât cele reale. Cauzele variației concentrației din atmosferă nu sunt stabilite, deși există unele propuneri. În ciuda acestor probleme, au fost dezvoltate unele metode de calibrare, cum ar fi: calibrarea dendrocronologică, analiza Bayesiană, datarea Wiggle-Match etc.

Ce este de reținut: datarea cu 14C nu este folosită pentru perioade mai mari de 50.000-60.000 ani, deci aplicațiile ei sunt în special în arheologie, istorie și fosile foarte recente. Pentru perioade mai mari de timp se folosesc alte metode.

Anunțuri

Mulțumim pentru feed-back.

Completează mai jos detaliile tale sau dă clic pe un icon pentru a te autentifica:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare / Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Google+

Comentezi folosind contul tău Google+. Dezautentificare / Schimbă )

Conectare la %s

Blog la WordPress.com.

SUS ↑

%d blogeri au apreciat asta: