Datowanie radiowęglowe
Z Wikipedii
Datowanie radiowęglowe to metoda badania wieku przedmiotów oparta na pomiarze proporcji między izotopem promieniotwórczym węgla 14C a izotopami trwałymi 12C i 13C. Metoda opracowana przez Willarda Libby i jego kolegów w 1949, za co uzyskał w 1960 roku nagrodę Nobla w dziedzinie chemii.
W górnych warstwach atmosfery pod wpływem neutronów promieniowania kosmicznego cały czas zachodzi proces przemiany 14N oraz węgla 13C w radioaktywny 14C w myśl reakcji:
- 1n + 14N → 14C + 1H
- 1n + 13C → 14C
Węgiel ten następnie rozchodzi się równomiernie w atmosferze i pod postacią dwutlenku węgla wchodzi poprzez fotosyntezę do organicznego obiegu pierwiastków. Tak długo jak organizm żyje, wymienia materię z otoczeniem, tak więc proporcje węgla radioaktywnego do stabilnego w materii żywej są podobne jak w atmosferze.
Sytuacja zmienia się jednak, gdy tylko organizm umrze - wymiana przestaje zachodzić, a izotop 14C z czasem się rozpada. Zapis reakcji rozpadu:
Jego udział spada o połowę co każde około 5740 lat.
Obecny udział izotopu radioaktywnego węgla do całości węgla w atmosferze ziemskiej oraz wodach powierzchniowych, jest rzędu 1 atom radioaktywny na 1 bilion (1012) atomów węgla (stężenie 1 ppt). Wartość ta jest zmienna w czasie, gdyż zależy od stężenia węgla w atmosferze, oraz natężenia promieniowania kosmicznego.
| Spadek poziomu udziału izotopu 14C z czasem | |
|---|---|
| Czas od śmierci | Procent molowy pozostałego izotopu 14C |
| 0 | 100.00% |
| 1 | 99.99% |
| 2 | 99.98% |
| 5 | 99.94% |
| 10 | 99.88% |
| 20 | 99.76% |
| 50 | 99.40% |
| 100 | 98.80% |
| 200 | 97.61% |
| 500 | 94.14% |
| 1000 | 88.62% |
| 2000 | 78.54% |
| 5000 | 54.67% |
| 10000 | 29.89% |
| 20000 | 8.94% |
| 50000 | 0.24% |
Żeby dowiedzieć się kiedy nastąpiła śmierć danego organizmu, należy zmierzyć aktualne proporcje molowe izotopu węgla 14C do całej zawartości węgla w badanych pozostałościach organizmu lub materiałów pochodzących z tego organizmu (np. drewna lub skóry) i porównać je z proporcjami występującymi w organizmie żywym. Uzyskany w ten sposób wynik jest dość dokładny.
Udział radiowęgla w ogóle węgla występującego w atmosferze można wyrazić wzorem:
Licznik zależy od ilości wytworzonego w wyniku działalności promieniowania kosmicznego radiowęgla i jest relatywnie stały. Znacznie gorzej jest z mianownikiem - ilość CO2 w atmosferze podlega częstym wahaniom, zwłaszcza w związku z procesami zlodowacenia. Z tego powodu na czysty wynik pomiarów radiowęglowych konieczne jest naniesienie wielu poprawek.
W celu uzyskania większej dokładności datowania radiowęglowego stosuje się dodatkowe metody. W ich wyniku uzyskuje się krzywe kalibracji. Najpowszechniej stosowane metody to: dendrochronologia, datowanie uranowo-torowe korali i chronologia tzw. warstw (warstewek ilastego osadu).
Maksymalny wiek próbek dla których można stosować metodę datowania radioweglowego to 58000-62000 lat. W przypadku próbek starszych zawartość 14C jest na tyle niska, że jej pomiar obarczony jest dużym błędem.
Dokładność pomiaru spada też dla próbek z okresów nasycenia metody datowania radiowęglowego (ang. radiocarbon plateau), w których stężenie izotopu 14C ulegało zmianom. W związku z tym zależność pomiędzy latami radiowęglowymi i chronologią bezwzględną (latami) - czyli tzw. krzywa kalibracji - przestaje być liniowa w tych obszarach czasowych i nasyca się (spłaszcza). Efekt taki miał miejsce m.in. 10 000 - 11 000 lat temu, podczas młodszego dryasu.
Spis treści |
[edytuj] Kalibracja
![Krzywa kalibracji datowania radiowęglowego. Źródło danych: Stuiver et al.[1].](../../../upload/shared/thumb/b/b0/Radiocarbon_dating_calibration.svg/300px-Radiocarbon_dating_calibration.svg.png)
Wiek próbki obliczony na podstawie rozkładu izotopu promieniotwórczego nie jest dokładny, dlatego że zawartość atmosferycznego 14C nie była stała lecz zmieniała się w wyniku zmian aktywności słonecznej. Ilość trwałych izotopów węgla także zmienia się w wyniku uwolnienia węgla z naturalnych źródeł na Ziemi np: z osadów oceanicznych i bagiennych, wybuchów wulkanów itp. Na proces uwalniania ma wpływ klimat. Na podstawie licznych pomiarów metodą radiowęglową oraz innymi metodami opracowano krzywą korekcyjną datowania radiowęglowego (patrz rysunek), poprawiajacą dokładność określania daty próbki.
[edytuj] Przypisy
[edytuj] Zobacz też
[edytuj] Linki zewnętrzne
