Hogyan működik a radiokarbon randevú módszer és megbízható?

A radiokarbon randevú az egyik legismertebb régészeti randevú technika A tudósok rendelkezésére áll, és a nagyközönség sok emberéből legalább hallották. De sok tévhit van abban, hogy a radiokarbon hogyan működik, és mennyire megbízható a technika.

A radiokarbon randevúzást az 1950-es években fedezte fel Willard F. amerikai vegyész. Libby és néhány hallgatója a Chicagói Egyetemen: 1960-ban a találmányért Nobel-díjat nyert a kémia területén. Ez volt az első abszolút tudományos módszer, amelyet valaha feltaláltak: azaz a technika volt az első, amely lehetővé tette a kutatónak, hogy meghatározza, mennyi idővel elpusztult egy organikus tárgy, hogy van-e benne kontextus vagy nem. Félénk a dátumbélyegzőn egy tárgyon, ez továbbra is a legjobb és legpontosabb a kidolgozott randevú-technikákhoz.

Minden élő anyag kicseréli a gázt Szén 14 (C14) a körülötte lévő légkörrel - az állatok és növények kicserélik a szén-dioxidot 14 a légkörrel, a halak és a korallok szénet cserélnek a vízben oldott C14-vel. Egy állat vagy növény életében a C14 mennyisége tökéletesen kiegyensúlyozott a környezetével. Amikor egy szervezet meghal, az egyensúly megsérül. A C14 egy elpusztult szervezetben lassan ismert sebességgel lebomlik: „felezési ideje”.

A felezési ideje izotóp hasonlóan a C14-hez az az idő, amíg a felének elbomlása megtörténik: C14-ben 5730 évenként fele eltűnik. Tehát, ha megmérte a C14 mennyiségét egy elpusztult szervezetben, akkor kitalálhatja, hogy milyen régen abbahagyta a széncserét a légkörével. Viszonylag tiszta körülmények között egy radiokarbon laboratórium pontosan képes mérni a radioaktív szén mennyiségét egy elpusztult szervezetben, akár 50 000 évvel ezelőtt; utána nincs elegendő C14 a méréshez.

Van azonban egy probléma. A légkörben lévő szén a következő erősséggel ingadozik: a föld mágneses tere és a napelemes aktivitás. Tudnia kell, hogy milyen volt a légköri szénszint (a radiokarbon „rezervoár”) abban az időben a szervezet halálát, annak kiszámításához, hogy mennyi idő telt el a szervezet óta meghalt. Szüksége van egy vonalzóra, egy megbízható térképre a tartályhoz: más szavakkal, egy szerves tárgyakból álló készlethez biztonságosan rögzítheti a dátumot, meg tudja mérni annak C14-tartalmát, és így létrehozhatja az alapvíztartályt egy adott évben.

Szerencsére van olyan szerves tárgy, amely évente nyomon követi a légkört a szénben: fa gyűrűk. A fák fenntartják a szén-14 egyensúlyt növekedési gyűrűikben - és a fák gyűrűt termelnek minden évben, amikor életben vannak. Noha nincsenek 50 000 éves fáink, az átfedő fák gyűrűi 12 594 évre nyúlnak vissza. Tehát más szavakkal, nagyon jó módszerünk a nyers radiokarbon dátumok kalibrálására a bolygónk múltjának legutóbbi 12 594 évében.

De ezt megelőzően csak töredékes adatok állnak rendelkezésre, ami megnehezíti a 13 000 évnél régebbi adatok végleges meghatározását. Megbízható becslések lehetséges, de nagy +/- tényezőkkel.

Mint gondolnád, a tudósok más szerves tárgyakat próbáltak felfedezni, amelyek Libby felfedezése óta biztonságosan keltesek. A többi vizsgált szerves adatkészlet tartalmazott variációkat (üledékes kőzetek rétegei, amelyeket évente leraktak, és amelyek szerves anyagokat, mély óceáni korallokat, speleothems (barlanglerakódások) és vulkáni tephrák; de ezeknek a módszereknek minden problémája van. A barlanglerakódások és -variációk tartalmazhatnak régi talajszenet, és még mindig vannak megoldatlan kérdések a C14 ingadozó mennyiségével óceáni korallok.

Az 1990-es évek elejétől J. Paula vezette kutatói koalíció Reimer a CHRONO Klíma, Környezet és Kronológia Központ, a Queen's University Belfast-ban elkezdett kiterjedt adatkészlet és kalibráló eszköz kiépítését kezdeni, amelyet először CALIB-nek hívtak. Azóta az IntCal néven átnevezett CALIB-t többször finomították. Az IntCal egyesíti és megerősíti a fagyűrűk, jégmagok, tephra, korallok és speleotemek adatait jelentősen továbbfejlesztett kalibrációs beállítással állítják elő a c14 dátumait 12 000 és 50 000 év között ezelőtt. A legutóbbi görbéket a 21. Nemzetközi Radiokarbon Konferencia 2012 júliusában.

Az elmúlt években a Japánban található Suigetsu-tó új potenciális forrása a radiokarbon-görbék további finomítására. A Suigetsu-tó évente képződött üledékei részletes információkat tartalmaznak az elmúlt 50 000 környezetvédelmi változásokról A radioaktív szén-dioxid-szakértő PJ Reimer szerint jó lesz, és talán jobb is, mint a minták az Grönlandi jéglap.

Kutatók Bronk-Ramsay et al. A 808 AMS dátumot három különböző radioaktív szénhidrogén laboratórium által mért üledékváltozások alapján számolják be. A dátumok és a hozzájuk kapcsolódó környezeti változások közvetlen korrelációt ígérnek más éghajlati nyilvántartások között, lehetővé téve a Reimerhez hasonló kutatók számára, hogy finoman kalibrálják a 12 500 közötti szénhidrogént a c14 52,800.

Reimer és munkatársai rámutattak, hogy az IntCal13 csak a legújabb a kalibrációs készletekben, és további finomításokra számíthatunk. Például az IntCal09 kalibrálásában bizonyítékokat fedeztek fel arra, hogy a fiatalabb szárazidőszakban (12,550-12,900 cal BP) az Észak-atlanti mélyvízképződés leállítása vagy legalább meredeken történő csökkentése, amely bizonyosan az éghajlatváltozás tükröződése volt; ki kellett dobniuk az adott időszakra vonatkozó adatokat az Atlanti-óceán északi részéről, és más adatkészletet kellett használniuk. Ennek érdekes eredményeket kell hoznia a jövőben.

• _{Bronk Ramsey C, személyzet RA, Bryant CL, Brock F, Kitagawa H, Van der Plicht J, Schlolaut G, Marshall MH, Brauer A, Lamb HF et al. 2012. A teljes földi rádiószén-rekord 11,2-52,8 kyr B.P.. Science 338, 370-374.}
• _{Reimer PJ. 2012. Légköri tudomány. A radiokarbon idő skálájának finomítása. Tudomány 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. Az IntCal13 és a Marine13 radiokarbon kor kalibrációs görbéi 0–50 000 év kalcium BP. A radiokarbon 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 al. 2009. Az IntCal09 és a Marine09 radiokarbon kor kalibrációs görbéi, 0-50 000 éves kalcium BP.A radiokarbon 51(4):1111-1150.}
• _{Stuiver M és Reimer PJ. 1993. Bővített C14 adatbázis és felülvizsgált Calib 3.0 c14 életkor-kalibrációs program. A radiokarbon 35(1):215-230.}