Radiokarbonaatti on yksi tunnetuimmista arkeologiset treffitekniikat on tutkijoiden saatavilla, ja monet kansalaiset ovat ainakin kuulleet siitä. Mutta radiohiilen toiminnasta ja tekniikan luotettavuudesta on monia väärinkäsityksiä.
Amerikkalainen kemisti Willard F. keksi 1950-luvulla radiokarbonaattitutkimuksen. Libby ja muutama hänen opiskelijansa Chicagon yliopistossa: hän voitti 1960 keksinnöstä Nobelin kemian palkinnon. Se oli ensimmäinen koskaan keksitty absoluuttinen tieteellinen menetelmä: toisin sanoen tekniikka antoi ensimmäisen tutkijalle mahdollisuuden selvittää kuinka kauan sitten orgaaninen esine kuoli, oliko se luonnossa konteksti tai ei. Ujo on päivämääräleima esineessä, se on silti paras ja tarkin suunnitelluista treffitekniikoista.
Kuinka radiohiili toimii?
Kaikki elävät asiat vaihtavat kaasua Hiili 14 (C14) ympäröivän ilmakehän kanssa - eläimet ja kasvit vaihtavat hiiltä 14 ilmakehän kanssa, kalat ja korallit vaihtavat hiiltä veteen liuenneen C14: n kanssa. Koko eläimen tai kasvin elämän ajan C14: n määrä on täysin tasapainossa ympäristönsä kanssa. Kun organismi kuolee, tasapaino murtuu. Kuolleen organismin C14 hajoaa hitaasti tunnetulla nopeudella: sen "puoliintumisaika".
Puoliintumisaika an isotooppi kuten C14, on aika, jonka puoli siitä hajoaa: C14: ssä, jokainen 5 730 vuoden välein, puolet siitä on poissa. Joten, kun mittaat C14: n määrää kuolleessa organismissa, voit selvittää, kuinka kauan sitten se lopetti hiilen vaihdon ilmakehän kanssa. Suhteellisen koskemattomissa olosuhteissa radiohiililaboratorio voi mitata radiohiilen määrän tarkasti kuolleessa organismissa jopa 50 000 vuotta sitten; sen jälkeen C14: tä ei ole jäljellä mittaamiseen.
Puusormukset ja radiohiili
On kuitenkin ongelma. Ilmakehän hiili vaihtelee vahvuudella maan magneettikenttä ja aurinkoaktiivisuus. Sinun on tiedettävä, millainen ilmakehän hiilitaso (radiohiilen 'säiliö') oli tuolloin organismin kuolemasta, jotta voitaisiin laskea kuinka paljon aikaa organismin kulumisesta on kulunut kuoli. Tarvitset viivaimen, luotettavan kartan säiliölle: toisin sanoen luonnollisen objektisarjan, jonka sinä olet voi turvallisesti kiinnittää päivämäärän, mitata sen C14-pitoisuus ja siten perustaa perussäiliö tiettynä vuonna.
Onneksi meillä on orgaaninen esine, joka seuraa hiiltä ilmakehässä vuosittain: puun renkaat. Puut ylläpitävät hiili-14-tasapainoa kasvurenkaissaan - ja puut tuottavat renkaan jokaiselle vuodelle, jolloin he ovat elossa. Vaikka meillä ei ole 50 000 vuotta vanhoja puita, meillä on päällekkäisiä puiden rengaskokoja 12 594 vuotta. Joten toisin sanoen meillä on melko vankka tapa kalibroida raa'at radiohiilipäivämäärät planeettamme viimeisimmän 12 594 vuoden ajalta.
Mutta ennen sitä on käytettävissä vain hajanaista tietoa, mikä tekee erittäin vaikeaksi määritellä lopullisesti päivämäärät, jotka ovat yli 13 000 vuotta vanhoja. Luotettavat arviot ovat mahdollisia, mutta suurilla +/- tekijöillä.
Etsi kalibrointeja
Kuten voitte kuvitella, tutkijat ovat yrittäneet löytää muita orgaanisia esineitä, jotka voivat päivämäärä varmasti tasaisesti tasaisesti Libbyn löytämisen jälkeen. Muihin tutkittuihin orgaanisiin aineistoihin on kuulunut variaatioita (sedimenttikivikerroksen kerrokset, jotka lasketaan vuosittain ja jotka sisältävät orgaanisia aineita, syvänmeren korallit, speleothems (luoliesiintymät) ja vulkaaniset tefrat; mutta jokaisessa näistä menetelmistä on ongelmia. Luola-esiintymät ja muunnelmat voivat sisältää vanhaa maaperän hiiltä, ja C14: n valtameren korallit.
1990-luvun alusta Paula J.: n johtama tutkijakoalitio Reimer CHRONO-ilmasto-, ympäristö- ja kronologiakeskusaloitti Queen's University Belfastissa laajan tietoaineiston ja kalibrointityökalun rakentamisen, jota he ensin kutsuivat CALIBiksi. Sittemmin CALIB, nykyinen nimi IntCal, on hienostunut useita kertoja. IntCal yhdistää ja vahvistaa puunrenkaiden, jäänydinten, tefran, korallien ja speleotemien tietoja keksiä merkittävästi parannettu kalibrointiasema c14-päivämäärille 12 000 - 50 000 vuotta sitten. Viimeisimmät käyrät ratifioitiin 21. kansainvälinen radiohiilikonferenssi heinäkuussa 2012.
Suigetsu-järvi, Japani
Muutaman viime vuoden aikana uusi potentiaalinen lähde radiohiilikäyrien jatkojalostukseen on Suigetsun järvi Japanissa. Suigetsun järven vuosittain muodostuvat sedimentit sisältävät yksityiskohtaista tietoa ympäristön muutoksista viimeisen 50 000: n aikana vuosia, mikä radiohiiliasiantuntija PJ Reimer uskoo olevan yhtä hyvä ja ehkä parempi kuin näytteiden ytimet Grönlannin jääarkki.
Tutkijat Bronk-Ramsay et ai. raportoi 808 AMS-päivämäärää sedimenttimuutosten perusteella, jotka mittaavat kolme erilaista hiilivetylaboratoriota. Päivämäärät ja vastaavat ympäristömuutokset lupaavat luoda suorat korrelaatiot muiden keskeisten ilmastotietojen välillä, antaa tutkijoiden, kuten Reimerin, kalibroida radiohiilen päivämäärät 12 500 välillä c14: n käytännön rajaan asti 52,800.
Vakiot ja rajat
Reimer ja hänen kollegansa huomauttavat, että IntCal13 on vain viimeisin kalibrointijoukkojen joukossa, ja lisäparannuksia on odotettavissa. Esimerkiksi IntCal09: n kalibroinnissa he löysivät todisteita siitä, että nuorempien kuiva-aikojen aikana (12,550-12,900 cal BP) Pohjois-Atlantin syvän veden muodostumisen lopettaminen tai ainakin jyrkkä vähentyminen, mikä heijasti varmasti ilmastonmuutosta; heidän piti heittää pois kyseisen ajanjakson tiedot Pohjois-Atlantilta ja käyttää erilaista tietojoukkoa. Tämän pitäisi tuottaa mielenkiintoisia tuloksia eteenpäin.
Lähteet
- Bronk Ramsey C, Staff RA, Bryant CL, Brock F, Kitagawa H, Van der Plicht J, Schlolaut G, Marshall MH, Brauer A, Lamb HF et ai. 2012. Täydellinen maanpäällinen radiohiilitietue 11,2-52,8 kyr B.P.. Science 338: 370 - 374.
- Reimer PJ. 2012. Ilmakehän tiede. Hiilidioksidin aikataulun tarkentaminen. tiede 338(6105):337-338.
- Reimer PJ, Bard E, Bayliss A, Beck JW, Blackwell PG, Bronk Ramsey C, Buck CE, Cheng H, Edwards RL, Friedrich M. et al. 2013. IntCal13- ja Marine13-hiilivetyjen ikäkalibrointikäyrät 0–50 000 vuotta cal BP. Radiohiili 55(4):1869–1887.
- Reimer P, Baillie M, Bard E, Bayliss A, Beck J, Blackwell PG, Bronk Ramsey C, Buck C, Burr G, Edwards R et ai. 2009. IntCal09- ja Marine09-hiilivetyjen ikäkalibrointikäyrät, 0-50 000 vuotta cal BP.Radiohiili 51(4):1111-1150.
- Stuiver M ja Reimer PJ. 1993. Laajennettu C14-tietokanta ja uudistettu Calib 3.0 c14 -ikäkalibrointiohjelma. Radiohiili 35(1):215-230.