Какво представлява радиоактивният анализ?

Анализът на радиоактивните вещества промени нашето възприятие през последните 50 000 години. Професор Уилард Либи го демонстрира за пръв път през 1949 г., за който по-късно получава наградата "Нобелова награда".

Метод на запознанства

Същността на радиоактивния анализ е сравнението на три различни изотопа на въглерода. Изотопите на даден елемент имат същия брой протони в ядрото, но различен брой неутрони. Това означава, че с голямо химическо приличие те имат различни маси.

Общата маса на изотопа се обозначава с числен индекс. Въпреки по-леките изотопи ¹²C и ¹³Със стабилен, най-тежкия изотоп ¹⁴C (радиовъглерод) е радиоактивен. Неговото ядро ​​е толкова голямо, че е нестабилно.

С течение на времето ¹⁴В - базата на радио-въглеродния анализ - се разлага в азот ¹⁴Н. По-голямата част от въглерода-14 се създава в горната атмосфера, където неутроните, които се образуват от действието на космическите лъчи, реагират с атомите ¹⁴Н.

След това се окислява ¹⁴CO₂, прониква в атмосферата и се смесва ¹²CO₂ и ¹³CO₂. Въглеродният диоксид се използва от растенията в процеса на фотосинтезата и оттам преминава през хранителната верига. Следователно всяко растение и животно в тази верига (включително хората) ще има еднаква сума ¹⁴С в сравнение с ¹²С в атмосферата (съотношение ¹⁴С участието на:¹²C).

Ограничения на метода

Когато животното умре, тъканта вече не се заменя и радиоактивното разпадане ¹⁴C става ясно. През 55 хиляди години ¹⁴C се разлага, така че остатъците му вече не могат да бъдат измерени.

Какво представлява радиоактивният анализ? Радиоактивно разпадане може да се използва като "часовник", тъй като не зависи от физични (например температурни) и химически (напр. водно съдържание) условия. За 5 730 години, половината от ¹⁴C, съдържащи се в пробата.

Ето защо, ако връзката ¹⁴C:¹²С в момента на смъртта и днешното съотношение, тогава можете да изчислите колко време е изминало. За съжаление, не е толкова лесно да ги определим.

Радиокарбонов анализ: грешка

Брой на ¹⁴С в атмосферата, следователно, в растенията и животните, не винаги е била постоянна. Например, тя варира в зависимост от това колко космически лъчи достигат до Земята. Зависи от слънчевата активност и магнитното поле на нашата планета.

За щастие е възможно измерването на тези колебания в проби, датиращи от други методи. Човек може да изчисли годишните пръстени на дърветата и промяната в тяхното съдържание на радиовъглерод. От тези данни може да се конструира "калибрационна крива".

Понастоящем се работи за разширяването и подобряването му. През 2008 г. само датите за радиовъглерод могат да бъдат калибрирани до 26 000 години. Днес кривата е удължена до 50 000 години.

Какво може да се измери?

Не всички материали могат да бъдат датирани по този начин. Повечето, ако не всички, органични съединения позволяват радиоактивен анализ. Някои неорганични вещества, като арагонитния компонент на черупката, също могат да бъдат датирани, тъй като въглеродът се използва за образуване на минерала.

Материали, които са датирани от създаването на метода, включват въглен, дърво, клони, семена, кости, черупки, кожа, торф, тиня, почвата, коса, керамика, цветен прашец, стенописи, корали, останки от кръв, тъкани, хартия, пергамент, смола и вода.

Радиовъглеродният анализ на метала е невъзможен, ако не съдържа въглерод-14. Изключение се прави от железни продукти, чието производство използва въглища.

Двойна сметка

Поради това усложнение, датите за радиовъглерод се представят по два начина. Некалибрираните измервания се посочват по броя на годините преди 1950 г. (BP). Калибрираните дати са представени също като BC. и след това, както и като се използва единицата calBP (калибрирана до момента до 1950 г.). Това е "най-добрата оценка" за действителната възраст на извадката, но е необходимо да можете да се върнете към старите данни и да ги калибрирате, тъй като новите изследвания непрекъснато актуализират калибровъчната крива.

Количество и качество

Втората трудност е изключително ниското разпространение ¹⁴В. В съвременната атмосфера е само 0.0000000001% въглерод ¹⁴C, което причинява невероятни трудности при измерванията и го прави изключително чувствителен към замърсяване.

В ранните години радиоактивният анализ на продуктите от разлагането изисква огромни проби (например половината от човешката кост на бедрата). Много лаборатории сега използват масов спектрометър с ускорител (AMS), който може да открива и измерва наличието на различни изотопи и също така да изчислява броя на отделните въглеродни атоми-14.

Този метод изисква по-малко от 1 грам костна тъкан, но само няколко държави могат да си позволят повече от една или две AMS, чиято стойност надвишава 500 хиляди долара. Например, Австралия разполага само с две такива устройства, които са способни да извършват радио-въглероден анализ и те са недостижими за по-голямата част от развиващия се свят.

Чистотата е ключът към точността

В допълнение, пробите трябва да бъдат внимателно почистени от замърсяване с въглерод от лепилото и почвата. Това е особено важно за много стари материали. Ако 1% от елемента в извадка, на възраст 50 000 години, ще бъде от модерен замърсител, той ще бъде навършил четиридесет години.

По тази причина изследователите непрекъснато разработват нови методи за ефективно почистване на материалите. Те могат да имат значителен ефект върху резултата, който дава радио-въглероден анализ. Точността на метода значително се е увеличила с разработването на нов метод за почистване с активен въглен ABOx-SC. Това позволи, например, да се отложи датата на пристигане на първите хора в Австралия за повече от 10 хиляди години.

Радиокарбонов анализ: критика

Методът, който доказва, че много повече от 10 хиляди години, споменати в Библията, многократно са били критикувани от креационистите от времето на произхода на Земята. Така например, те твърдят, че над 50 хиляди души. Години, не бива да има въглерод-14 проби, но в въглища, нефт и природен газ, възраст, приема, че е на възраст милиони години, тя съдържа измерими количества от този изотоп, което потвърждава анализа на радиовъглероден. Грешка при измерването с повече фонова радиация, от която е невъзможно да се отървем от лабораторията. Това означава, че проба, в която не се съдържа атом на радиоактивен въглерод, ще покаже дата от 50 000 години. Този факт обаче не поставя под съмнение датите на обектите и освен това не показва, че петролът, въглищата и природният газ са по-млади от тази възраст.

Креационистите отбелязват и някои странности в радио-въглеродния анализ. Например, датирането на сладководни мекотели определи тяхната възраст за над 2000 години, което според тях дискредитира този метод. Всъщност е установено, че мекотелите получават по-голямата част от въглерода от варовик и хумус, съдържанието ¹⁴C, в който е много ниска, тъй като тези минерали са много стари и нямат достъп до въглероден диоксид. Анализът на радиоактивните вещества, чиято точност в този случай може да бъде подложена на съмнение, иначе съответства на действителността. Дървото например няма такъв проблем, тъй като растенията получават въглерод директно от въздуха, който съдържа пълна доза ¹⁴C.

Друг аргумент срещу метода е фактът, че дърветата могат да формират повече от един пръстен за една година. Това е вярно, но по-често се случва, че изобщо не образуват годишни пръстени. Смокиновият бор, на базата на който се правят повечето измервания, има 5% по-малко пръстени, отколкото всъщност.

Задаване на датата

Радиовъглеродният анализ е не само метод, но и вълнуващо откритие в нашето минало и настояще. Методът позволява на археолозите да намират находките в хронологичен ред, без да са необходими писмени записи или монети.

През 19-ти и началото на 20-ти век невероятно търпеливи и предпазливи археолози свързват керамични и каменни инструменти от различни географски региони, като търсят прилики във формата и моделите. След това, използвайки идеята, че стиловете на обектите са се развили и станали по-сложни с времето, те биха могли да ги нареждат в ред.

По този начин големи куполни гробници (известни като tolots) в Гърция се считат за предшественици на такива структури на шотландския остров Meißhau. Това подкрепя идеята, че класическите цивилизации на Гърция и Рим са в центъра на всички нововъведения.

Но в резултат на радиоактивните анализи се установи, че шотландските гробници са били хиляди години по-стари от гръцките гробници. Северните варвари са можели да проектират сложни структури, подобни на класическите.

Друг добре известен проект е задачата на Торинската плащаница до средновековния период, датирането на свитъците от Мъртво море по времето на Христос, както и няколко противоречиви фигури в периодизацията пещерата Shove възраст 38 000 calBP (около 32 000 BP), хиляди години по-рано от очакваното.

радиовъглероден анализ също се прилага при определяне на времето на изчезване на мамутите и допринесе за дебата за това дали съвременните хора и неандерталците изпълнени или не.

изотоп ¹⁴C се използва не само за определяне на възрастта. Методът на радио-въглеродния анализ ви позволява да изследвате движението на океана и да проследите движението на наркотици в тялото, но това е друга тема.