ما هو تحليل الكربون المشع؟

وقد تغير تحليل الكربون المشع النظرة إلى آخر 50،000 سنة. البروفيسور ويلارد ليبي أثبت لأول مرة في عام 1949، الذي حصل في وقت لاحق على جائزة نوبل.

طريقة التعارف

وجوهر التحليل الإشعاعي هو مقارنة ثلاثة نظائر مختلفة من الكربون. والنظائر لعنصر معين لها نفس عدد البروتونات في النواة، ولكن عددا مختلفا من النيوترونات. وهذا يعني أنه، مع تشابه كيميائي كبير، لديهم كتل مختلفة.

ويشار إلى الكتلة الإجمالية للنظير بواسطة مؤشر رقمي. في حين أن النظائر أخف وزنا ¹² C و ¹³ C مستقرة، وأثقل النظائر ¹⁴ C (الكربون المشع) هو المشعة. جوهرها كبير بحيث أنها غير مستقرة.

مع مرور الوقت، ¹⁴ C - أساس تحليل الكربون المشع - تتحلل إلى النيتروجين ¹⁴ N. يتم إنشاء معظم الكربون 14 في الغلاف الجوي العلوي، حيث النيوترونات، التي تشكلت في إطار عمل الأشعة الكونية، تتفاعل مع ذرات ¹⁴ N.

ثم يتأكسد في ¹⁴ كو ₂ ، يدخل الغلاف الجوي ويخلط مع ¹² كو ₂ و ¹³ كو ₂ . يستخدم ثاني أكسيد الكربون من قبل النباتات في عملية التمثيل الضوئي، ومن هناك يمر عبر السلسلة الغذائية. وبالتالي، فإن أي نبات وحيوان في هذه السلسلة (بما في ذلك البشر) سوف يكون لها مبلغ متساو من ¹⁴ C بالمقارنة مع ¹² C في الغلاف الجوي ( ¹⁴ C: ¹² C نسبة).

قيود الطريقة

عندما يموت الكائنات الحية، لم يعد يتم استبدال الأنسجة، ويصبح الاضمحلال الإشعاعي من ¹⁴ C واضحا. في 55 ألف سنة ¹⁴ C يفسر كثيرا أن بقاياها لا يمكن قياسها.

ما هو تحليل الكربون المشع؟ ويمكن استخدام الاضمحلال الإشعاعي ك "ساعة"، لأنه لا يعتمد على الظروف المادية (مثل درجة الحرارة) والكيميائية (مثل المحتوى المائي). ل 5،730 سنة، ونصف من ¹⁴ C الواردة في عينة يتحلل.

لذلك، إذا كانت نسبة ¹⁴ C: ¹² C معروفة في وقت الوفاة ونسبة اليوم، فمن الممكن لحساب كم من الوقت قد مرت. لسوء الحظ، ليس من السهل تحديدها.

تحليل الكربون المشع: خطأ

وبالتالي فإن كمية ¹⁴ درجة مئوية في الغلاف الجوي، وبالتالي في النباتات والحيوانات، لم تكن دائما ثابتة. على سبيل المثال، فإنه يختلف اعتمادا على عدد الأشعة الكونية تصل إلى الأرض. ذلك يعتمد على النشاط الشمسي والمجال المغناطيسي لكوكبنا.

لحسن الحظ، فمن الممكن لقياس هذه التذبذبات في عينات مؤرخة بطرق أخرى. فمن الممكن لحساب حلقات سنوية من الأشجار والتغيير في محتواها من الكربون المشع. من هذه البيانات، يمكن إنشاء "منحنى المعايرة".

ويجري حاليا العمل على توسيعه وتحسينه. في عام 2008، يمكن فقط معايرة مواعيد الكربون المشع إلى 26،000 سنة. اليوم يتم تمديد منحنى إلى 50،000 سنة.

ما الذي يمكن قياسه؟

لا يمكن تأريخ جميع المواد بهذه الطريقة. وتسمح معظم المركبات العضوية، إن لم يكن جميعها، بتحليل الكربون المشع. ويمكن أيضا أن تكون مؤرخة بعض المواد غير العضوية، مثل عنصر أراغونيت من قذيفة، منذ تم استخدام الكربون لتشكيل المعادن.

وتشمل المواد التي تم تأريخها منذ إنشاء الطريقة الفحم والخشب والفروع والبذور والعظام والقذائف والجلد والخث والطمي والتربة والشعر والسيراميك وحبوب اللقاح واللوحات الجدارية والشعاب المرجانية ومخلفات الدم والأنسجة والورق، الرق، الراتنج والماء.

من المستحيل تحليل الكربون المشع من المعدن، إذا كان لا يحتوي على الكربون -14. والاستثناء مصنوع من منتجات الحديد، التي تستخدم صناعة الفحم فيها.

حساب مزدوج

وبسبب هذه المضاعفات، يتم عرض تواريخ الكربون المشع بطريقة بطريقتين. وتعطى قياسات غير معايرة بعدد السنوات قبل عام 1950 (بب). كما يتم عرض التواريخ معايرة كما قبل الميلاد. E.، وبعد، وكذلك باستخدام وحدة كالب (معايرة حتى الآن، حتى عام 1950). هذا هو "أفضل تقدير" من العمر الفعلي للعينة، ولكن من الضروري أن تكون قادرة على العودة إلى البيانات القديمة ومعايرة ذلك، كما بحث جديد بتحديث باستمرار منحنى المعايرة.

الكمية والجودة

والصعوبة الثانية هي انتشار منخفض للغاية من ¹⁴ C. فقط 0.0000000001٪ من الكربون في الغلاف الجوي الحديث هو ¹⁴ C، مما يسبب صعوبات لا يصدق للقياسات ويجعلها حساسة للغاية للتلوث.

في السنوات الأولى، تحليل الكربون المشعة من منتجات التحلل تتطلب عينات ضخمة (على سبيل المثال، نصف العظم الفخذ البشري). العديد من المختبرات تستخدم الآن مطياف الكتلة مع مسرع (أمس)، والتي يمكن الكشف عن وقياس وجود النظائر المختلفة، وأيضا حساب عدد ذرات الكربون الفردية 14.

هذه الطريقة تتطلب أقل من 1 غرام من أنسجة العظام، ولكن عدد قليل فقط من البلدان يمكن أن تحمل أكثر من واحد أو اثنين أمس، قيمتها تتجاوز 500 ألف دولار. فعلى سبيل المثال، تمتلك أستراليا اثنين فقط من هذه الأجهزة القادرة على إنتاج تحليل الكربون المشع، وهي غير قابلة للتحقيق بالنسبة لمعظم البلدان النامية.

النظافة هي مفتاح الدقة

وبالإضافة إلى ذلك، ينبغي تنظيف العينات بدقة من التلوث الكربون من لاصقة والتربة. هذا مهم بشكل خاص للمواد القديمة جدا. إذا كان 1٪ من العنصر في عينة 50 ألف سنة سوف تأتي من الملوث الحديث، وسوف تكون مؤرخة كما يبلغ من العمر أربعين عاما.

لهذا السبب، والباحثين باستمرار تطوير أساليب جديدة للتنظيف الفعال للمواد. ويمكن أن يكون لها تأثير كبير على النتيجة، مما يعطي تحليل الكربون المشع. وقد زادت دقة الطريقة بشكل ملحوظ مع تطوير طريقة جديدة لتنظيف مع الكربون المنشط أبوكس-سك. وقد سمح ذلك، على سبيل المثال، بتأخير تاريخ وصول أول شخص في أستراليا لأكثر من 10 آلاف سنة.

تحليل المشعة: النقد

هذه الطريقة، التي تثبت أن أكثر من 10 آلاف سنة، المذكورة في الكتاب المقدس، وقد انتقد مرارا من قبل الخلقيين منذ وقت أصل الأرض. على سبيل المثال، يجادلون بأنه في غضون 50 ألف سنة يجب ألا يكون هناك الكربون 14 في العينات، ولكن في الفحم والنفط والغاز الطبيعي، وعمرها، ويفترض أن تصل إلى ملايين السنين، ويحتوي على كميات قابلة للقياس من هذا النظير، وهو ما أكده تحليل الكربون المشع. ويكون خطأ القياس أكبر من إشعاع الخلفية الذي يستحيل التخلص منه في المختبر. وهذا يعني أن العينة التي لا تحتوي على ذرة من الكربون المشع ستظهر تاريخا قدره 000 50 سنة. ومع ذلك، فإن هذه الحقيقة لا تشكك في تاريخ الكائنات، وعلاوة على ذلك، لا يشير إلى أن النفط والفحم والغاز الطبيعي هي أصغر من هذا العمر.

ويلاحظ الخلقيون أيضا بعض الشذوذ في تحليل الكربون المشع. على سبيل المثال، يرجع تاريخها إلى الرخويات المياه العذبة تحديد عمرها أكثر من 2000 سنة، والتي، في رأيهم، يضعف هذا الأسلوب. في الواقع، ثبت أن الرخويات تتلقى معظم الكربون من الحجر الجيري والدبال، والمحتوى ¹⁴ C الذي هو منخفض جدا، لأن هذه المعادن قديمة جدا وليس لديهم إمكانية الحصول على ثاني أكسيد الكربون. تحليل الكربون المشع، ودقة التي في هذه الحالة يمكن التشكيك، وإلا يتوافق مع الواقع. فالخشب، على سبيل المثال، ليس لديه مشكلة من هذا القبيل، لأن النباتات تتلقى الكربون مباشرة من الهواء، الذي يحتوي على جرعة كاملة من ¹⁴ C.

وثمة حجة أخرى ضد هذه الطريقة هي أن الأشجار قادرة على تشكيل أكثر من حلقة واحدة في سنة واحدة. هذا صحيح، ولكن في كثير من الأحيان يحدث أنها لا تشكل حلقات سنوية على الإطلاق. صنوبر الصنوبر، على أساس التي اتخذت معظم القياسات، وحلقات أقل 5٪ من العمر الفعلي.

تعيين تاريخ

تحليل الأشعة الكربونية ليس فقط طريقة، ولكن أيضا الاكتشافات المثيرة في ماضينا والحاضر. سمحت هذه الطريقة لعلماء الآثار بتحديد مكان الاكتشافات في الترتيب الزمني دون الحاجة إلى سجلات مكتوبة أو القطع النقدية.

في القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين، ربط علماء الآثار والمرضى بشكل لا يصدق من الفخار والأدوات الحجرية من مختلف المناطق الجغرافية من خلال البحث عن أوجه التشابه في الشكل والأنماط. ثم، باستخدام فكرة أن أنماط الكائنات تطورت وأصبحت أكثر تعقيدا مع مرور الوقت، فإنها يمكن وضعها في النظام.

وهكذا، كانت المقابر الكبيرة القبة (المعروفة باسم تولوس) في اليونان تعتبر السلائف لهذه الهياكل على جزيرة ميشاو الاسكتلندية. وأيد ذلك فكرة أن الحضارات الكلاسيكية لليونان وروما كانت محور جميع الابتكارات.

ومع ذلك، ونتيجة لتحليلات الكربون المشع وجدت أن المقابر الاسكتلندية كانت آلاف السنين أقدم من المقابر اليونانية. وكان البرابرة الشماليون قادرين على تصميم هياكل معقدة، مماثلة لتلك الكلاسيكية.

وشملت المشاريع الأخرى البارزة كفن تورينو إلى العصور الوسطى، والتي يرجع تاريخها إلى مخطوطات البحر الميت في وقت المسيح، والفترة المثير للجدل إلى حد ما من الرسومات في كهف شوف ، الذي كان 38،000 كالبب (حوالي 32،000 بب)، قبل آلاف السنين مما كان متوقعا.

واستخدم التحليل الكربوني أيضا في تحديد وقت انقراض الماموث وساهم في الجدل حول ما إذا كان الناس الحديثون والنسان نياندرتال قد اجتمع أم لا.

إيزوتوب ¹⁴ C يستخدم ليس فقط لتحديد العمر. طريقة تحليل الكربون المشع يسمح لك لاستكشاف تداول المحيط وتتبع حركة المخدرات في جميع أنحاء الجسم، ولكن هذا هو موضوع آخر.