Nová Studie Izotopu Datování Uhlíkem

Díky fosilním palivům je seznamování s uhlíkem v ohrožení. Jeden vědec může mít snadnou opravu Věda

Před sedmdesáti lety vymyslel americký chemik Willard Libby důmyslnou metodu datování organických materiálů. Jeho technika známá jako datování uhlíkem způsobila revoluci v oblasti archeologie.

Nyní vědci mohli přesně vypočítat věk jakéhokoli předmětu vyrobeného z organických materiálů sledováním toho, kolik z určité formy uhlíku zůstalo, a poté vypočítat zpětně, aby zjistili, kdy rostlina nebo zvíře, ze kterého materiál pochází, zemřelo. Tato technika, která v roce 1960 získala Libby Nobelovu cenu, umožnila vědcům datum tetování na starověkých mumiích zjistěte, že v britské knihovně je jeden z nejstarších Koránů na světě, a zjistěte, že nejvíce obchodovaná slonovina pochází od slonů zabitých během posledních tří let.

Dnes hrozí, že množství oxidu uhličitého, které lidé pumpují do zemské atmosféry, ohrozí přesnost této techniky pro budoucí archeology, kteří se dívají na naši vlastní dobu. Je to proto, že fosilní paliva mohou dnes posunout radiokarbonový věk nových organických materiálů, takže je těžké je odlišit od starých. Naštěstí výzkum zveřejněný včera v časopise Dopisy o výzkumu v oblasti životního prostředí nabízí způsob, jak zachránit Libbyho práci a oživit tuto rozhodující techniku ​​datování: jednoduše se podívejte na další izotop uhlíku.



Izotop je forma prvku s určitým počtem neutronů, což jsou subatomové částice nacházející se v jádře atomu, které nemají žádný náboj. Zatímco počet protonů a elektronů v atomu určuje, o jaký prvek jde, počet neutronů se může mezi různými atomy stejného prvku značně lišit. Téměř 99 procent veškerého uhlíku na Zemi je uhlík-12, což znamená, že každý atom má ve svém jádře 12 neutronů. Tričko, které máte na sobě, oxid uhličitý, který vdechujete, a zvířata a rostliny, které jíte, jsou tvořeny převážně z uhlíku-12.

královna charlotte z mecklenburg-strelitz

Uhlík-12 je stabilní izotop, což znamená, že jeho množství v jakémkoli materiálu zůstává stejné rok co rok, století po století. Libbyho průkopnická radiokarbonová datovací technika místo toho zkoumala mnohem vzácnější izotop uhlíku: uhlík-14. Na rozdíl od uhlíku-12 je tento izotop uhlíku nestabilní a jeho atomy se rozpadají na izotop dusíku po tisíce let. Nový uhlík-14 se produkuje stabilní rychlostí v horních vrstvách atmosféry Země, protože sluneční paprsky narážejí na atomy dusíku.



Radiokarbonové datování využívá tento kontrast mezi stabilním a nestabilním izotopem uhlíku. Během svého života rostlina neustále přijímá uhlík z atmosféry fotosyntézou. Zvířata zase konzumují tento uhlík, když jedí rostliny, a uhlík se šíří potravinovým cyklem. Tento uhlík obsahuje stabilní poměr uhlíku-12 a uhlíku-14.

Když tyto rostliny a zvířata uhynou, přestanou přijímat uhlík. Od tohoto okamžiku se množství uhlíku-14 v materiálech, které zbyly z rostliny nebo zvířete, postupem času sníží, zatímco množství uhlíku-12 zůstane nezměněno. K radiokarbonovému datování organického materiálu může vědec měřit poměr zbývajícího uhlíku-14 k nezměněnému uhlíku-12, aby zjistil, jak dlouho to bylo od doby, kdy zdroj materiálu zemřel. Pokroková technologie umožnila datování radiokarbonem v mnoha případech přesnost během několika desetiletí.

Uhlíkové datování je pro archeology skvělým způsobem, jak využít přirozených způsobů rozpadu atomů. Lidé jsou bohužel na pokraji toho, aby věci pokazili.



Pomalý a stabilní proces tvorby uhlíku 14 v horních vrstvách atmosféry byl v minulých stoletích trpaslík lidmi chrlící uhlík z fosilních paliv do ovzduší. Jelikož jsou fosilní paliva stará miliony let, neobsahují již žádné měřitelné množství uhlíku-14. Když jsou tedy do atmosféry tlačeny miliony tun uhlíku-12, je narušován stálý poměr těchto dvou izotopů. Ve studii publikované v loňském roce fyzik London College v Londýně Heather Graven poukázal na to, jak tyto extra emise uhlíku zkosí radiokarbonové datování.

Zdá se, že do roku 2050 budou mít nové vzorky organického materiálu stejné radiokarbonové datum jako vzorky před 1000 lety Peter Koehler , hlavní autor nové studie a fyzik Ústavu pro polární a mořský výzkum Alfreda Wegenera. Pokračující emise oxidu uhličitého ze spalování fosilních paliv poměry ještě více zkosí. 'Za pár desetiletí nebudeme schopni rozlišit, zda nějaký radiokarbonový věk, který dostaneme, nebo uhlík, může být z minulosti nebo z budoucnosti,' říká Köhler.

Köhler, inspirovaný Gravenovým výzkumem, obrátil pozornost na další přirozeně se vyskytující stabilní izotop uhlíku: Carbon-13. Ačkoli uhlík-13 tvoří jen něco málo přes 1 procento zemské atmosféry, rostliny během fotosyntézy přijímají jeho větší a těžší atomy mnohem nižší rychlostí než uhlík-12. Uhlík-13 se tedy nachází ve velmi nízkých úrovních ve fosilních palivech vyrobených z rostlin a zvířat, která je konzumují. Jinými slovy, spalování těchto fosilních paliv převyšuje také atmosférické hladiny uhlíku-13.

Měřením toho, zda jsou tyto hladiny uhlíku 13 zkresleny v objektu, který je datován radiokarbonem, by budoucí vědci mohli zjistit, zda hladiny uhlíku 14 v objektu byly zkresleny emisemi fosilních paliv. Nižší než očekávaná hladina uhlíku 13 v objektu by sloužila jako červená vlajka, že jeho radiokarbonovému datu nelze věřit. Vědci pak mohli datum ignorovat a vyzkoušet jiné metody datování objektu.

'Jasně vidíte, že pokud máte vliv na Carbon-14, který by vám dal poměrně problematický věkový podpis, máte tento podpis také v Carbon-13,' řekl Köhler. 'Proto můžete použít uhlík-13 k rozlišení, zda je radiokarbon ovlivněn, a tedy špatně, nebo pokud tomu tak není.'

Köhler připouští, že jeho technika by nefungovala pro materiály získané z hlubin oceánských oblastí, kde je výměna uhlíku se zbytkem atmosféry pomalá, ale věří, že to pomůže budoucím archeologům třídit zbytky našeho znečištění.

Paleoklimatologka Univerzity královny Paula Reimerová zdůrazňuje, že měření uhlíku-13 často nebude nutné, protože archeologové mohou obvykle použít sedimentární vrstvu, ve které byl objekt nalezen, aby zkontrolovali jeho stáří. Ale pro objekty nalezené v oblastech, kde zemské vrstvy nejsou jasné nebo kde nelze správně datovat, by tato technika mohla sloužit jako zvláštní kontrola. Köhlerova práce „poskytuje jistotu, že [radiokarbonové datování] zůstane v budoucnu pro jednotlivé vzorky užitečné, říká Reimer.

Poznámka editora: Tento článek byl aktualizován, aby zahrnoval přidružení Petera Köhlera.





^