Se poate spune cu siguranță că dezvoltarea datării cu radiocarbon a schimbat înțelegerea noastră despre lume. Nu numai că a revoluționat abordarea noastră în domeniul arheologiei și antropologiei, oferind noi perspective asupra vieții popoarelor și culturilor antice, dar a oferit și noi perspective asupra trecutului geologic și atmosferic al planetei. Dar v-ați întrebat vreodată cum funcționează această tehnică științifică importantă și de unde provine?
CUPRINS
CARBON 14
Datarea cu radiocarbon, sau datarea cu carbon (și uneori datarea cu carbon 14), este o metodă utilizată pentru a determina vârsta anumitor obiecte de natură biologică. Această tehnică revoluționară se bazează pe dezintegrarea naturală a unui izotop radioactiv important al carbonului: carbonul 14. Prin măsurarea cantității de carbon-14 dintr-o probă, oamenii de știință pot calcula vârsta acesteia cu o precizie remarcabilă. Dar, pentru a înțelege cum se realizează acest lucru, trebuie să știm mai întâi cum ajunge carbonul-14 în "lucruri" - iar răspunsul are legătură cu spațiul cosmic.
Atunci când razele cosmice - de obicei de la Soare, dar uneori și de la alte corpuri cerești, cum ar fi stelele îndepărtate care explodează sau găurile negre - intră în atmosferă, acestea se pot ciocni cu alți atomi și pot crea raze cosmice secundare sub formă de neutroni energetici. Acești neutroni se pot ciocni apoi cu atomii de azot-14, care, la rândul lor, devin atomi de carbon-14 (și atomi de hidrogen). Atomii de carbon-14 se combină apoi cu oxigenul pentru a forma dioxid de carbon, care este absorbit de plante și încorporat în ele prin schimb de carbon (fotosinteză). Animalele (inclusiv oamenii) mănâncă apoi plantele și absorb carbon-14 în corpul lor.
Ca atare, toate animalele, inclusiv oamenii, au un procent mic, dar constant, de atomi de carbon-14 în corpuri, alături de atomi de carbon-12, care reprezintă marea majoritate a conținutului nostru de carbon și de carbon-13.
Carbonul-14 "este cel mai rar dintre cei trei izotopi de carbon care apar în mod natural", a declarat pentru IFLScience Dr. Maarten Blaauw, directorul Centrului 14CHRONO. "În țesuturile vii, cum ar fi frunzele plantelor sau dinții umani, doar aproximativ 1 dintr-un milion de milioane de atomi de carbon va fi [Carbon-14]",
De-a lungul vieții noastre, acumulăm cantități de carbon în corpurile noastre - dar atunci când murim, acest proces se oprește. În timp, carbonul 14 începe să se descompună, în timp ce carbonul 12 și 13 rămân constante.
Carbonul-14 "este un izotop radioactiv instabil al carbonului", a adăugat Blaauw. "În timp, se va descompune înapoi în azot. Rata acestei descompuneri este cunoscută și constantă; s-a constatat că durata sa medie de viață este de aproximativ 8.033 de ani. Acest lucru este util, deoarece atunci când organismele sunt în viață vor absorbi [Carbon-14] prin metabolismul lor; odată ce mor, acestea nu-și mai completează carbonul, iar conținutul de radiocarbon din țesuturile lor începe să se dezintegreze până când, după aproximativ 50.000 de ani, nu mai există [Carbon-14] măsurabil". Aceasta este cheia datării cu carbon și ceea ce o face atât de utilă pentru înțelegerea trecutului.
NUMĂRAREA DOVEZILOR DIN TRECUT
Tehnica a fost dezvoltată pentru prima dată la Universitatea din Chicago, la sfârșitul anilor 1940, de Willard Libby, profesor de chimie și fost cercetător în cadrul Proiectului Manhattan. La începutul deceniului, alți cercetători descoperiseră pentru prima dată izotopii de carbon-14 și observaseră că aceștia aveau un timp de înjumătățire de aproximativ 5.730 de ani. Acest lucru înseamnă că, după 5 730 de ani, jumătate din numărul inițial de atomi de carbon-14 dintr-un eșantion va fi descompus și va fi transformat din nou în azot. Libby a avut intuiția că, dacă ai putea număra cantitatea de carbon-14 dintr-o mostră, atunci ai putea să îți dai seama cât de veche este aceasta în funcție de cantitatea care s-a descompus de atunci.
În următorii câțiva ani, Libby și colegii săi au publicat idei despre potențialul datării cu carbon și au continuat să își rafineze ideile. O evoluție cheie a venit de la studentul său absolvent, Ernest C. Anderson, care a descoperit că materialele organice conțineau cam aceeași cantitate de carbon-14 la toate latitudinile planetei.
Având în vedere toate aceste lucrări, Libby și colegii săi au început să dezvolte prima tehnică de datare cu carbon 14, testând-o pe artefacte din colecții de muzeu. Acest lucru a însemnat că echipa a putut stabili acuratețea tehnicii, deoarece arheologii cunoșteau deja vârstele acestor obiecte prin alte dovezi, cum ar fi datarea cu inele de copac (dendrocronologie). Inutil să mai spunem că a funcționat, iar în anii 1960 tehnica era folosită în peste 30 de laboratoare de radiocarbon din întreaga lume. Astăzi, aceasta este încă una dintre cele mai importante metode de datare a trecutului.
Este "[foarte] importantă", a explicat Blaauw, "datarea cu radiocarbon este cel mai utilizat instrument pentru a data materiale până acum aproximativ 50.000 de ani, o perioadă plină de evenimente importante în mediile din trecut, precum și în dezvoltarea umană".
Pe cât de puternic era acest nou instrument, pe atât de lent era, după cum a adăugat Blaauw. "Inițial, au fost măsurate evenimentele de dezintegrare a radiocarbonului în sine. Acest lucru a necesitat cantități mari de material și timpi lungi de numărare, de săptămâni până la luni. Începând cu anii 1990, metoda de numărare a atomilor [de carbon-14] în sine, prin spectrometrie de masă cu accelerator, a devenit mai populară." "Vârstele radiocarbonului pot fi acum măsurate în câteva minute și pe eșantioane mult mai mici, până la, de exemplu, semințe unice."
REVOLUȚIA RADIOCARBONULUI
Datarea cu carbon a avut un impact uriaș asupra științelor arheologice și geologice. Înainte de dezvoltarea acestei tehnici, eforturile de datare a obiectelor se bazau pe factori relativi, cum ar fi compararea straturilor unui sit arheologic în care a fost recuperat ceva, presupunând că straturile au fost așezate cronologic. Această abordare stabilea pur și simplu ordinea evenimentelor, în loc să ofere o măsurare precisă a vârstei acestora.
Dar apariția datării cu carbon a schimbat această situație - și, în acest fel, a ajutat la infirmarea mai multor credințe stabilite, dar eronate. De exemplu, a demontat ideea că civilizația a început în Europa și apoi s-a răspândit în exterior. Examinarea artefactelor din Asia, Africa, Americi și Oceania a arătat că civilizația s-a dezvoltat independent în diferite locuri. Nemaifiind nevoie să petreacă atât de mult timp încercând să determine vârsta artefactelor, arheologii puteau acum să pună noi întrebări despre evoluția umană și cultura din epoca preistorică.
Alte discipline au beneficiat, de asemenea, de această tehnică. În special, geologii, sedimentologii și cei care studiază lacurile au utilizat tehnicile de datare cu carbon. În plus, paleobotaniștii și paleoclimatologii o pot folosi pentru a data lucruri precum polenul găsit în secvențe de sedimente, împreună cu alte urme de material vegetal sau cărbune. Prin datarea precisă a acestor mostre, ei pot folosi informațiile pentru a stabili vârstele stratelor corelate din alte locații.
LIMITA DE 50.000 DE ANI
Evident, în ciuda puterii sale, datarea cu carbon are limitele sale. Cea mai evidentă este limita dură de datare a obiectelor care au o vechime mai mare de 50.000 de ani. Acest lucru se datorează faptului că orice conținut de carbon-14 pentru astfel de artefacte ar fi prea mic pentru a fi util.
O altă limitare se referă la izolarea sursei corecte de carbon care urmează să fie măsurată. După cum a explicat Blaauw, "De multe ori, probele vor conține amestecuri de surse de carbon, de exemplu, un obiect vechi din lemn dintr-un muzeu ar putea fi tratat cu uleiuri pentru a-l conserva, iar apoi va trebui să încercăm să separăm lemnul de uleiuri pentru a data cu carbon lemnul în sine".
Această problemă a contaminării este semnificativă, "în special pentru eșantioanele care ating limita de 50.000 de ani a datării cu radiocarbon - deoarece în astfel de eșantioane rămân doar cantități foarte mici de radiocarbon, contaminarea chiar și cu cantități infime de carbon modern ar putea să dea peste cap grav datarea. De exemplu, un os de dinozaur vechi de 65 de milioane de ani, cu o contaminare de numai 1 [procent] de carbon modern, ar duce la o vârstă de radiocarbon de aproximativ 37.000 de ani [carbon-14]!".
Pentru a rezolva această problemă, arheologii și alți cercetători încearcă să estimeze "efectele oricărei contaminări de fond, măsurând nu numai probele în sine, ci și standardele și probele de fond".
Singura dată când cercetătorii vor încerca să dateze ceva despre care se știe că este mai vechi decât limita este pentru a stabili măsurători de fond.
SUSȚINĂTORII CREAȚIONIȘTI AI PĂMÂNTULUI TÂNĂR
Este important să fie clar cum funcționează datarea cu carbon, deoarece, în ultimii ani, anumiți creaționiști și susținători ai Pământului Tânăr (aprox. 6000-7000 de ani) s-au bazat pe o înțelegere deficitară a tehnicilor de datare cu carbon, precum și pe o interpretare greșită a lucrării originale a lui Libby, pentru a susține o cronologie care se potrivește cu scripturile biblice.
În special, afirmațiile conform cărora fosilele antice au urme de carbon-14 în ele au fost folosite pentru a sugera că anumite specimene care preced povestirea biblică sunt de fapt mult mai tinere decât sunt. Cu toate acestea, după cum a explicat Blaauw, contaminarea este extrem de ușoară. Radiația beta cauzată de razele cosmice, tipul de radiație care transformă azotul-14 în carbon-14, formează o mare parte din radiația de fond naturală care ne înconjoară în permanență. Ca atare, nu este posibil să o excludem complet dintr-un laborator, unde poate face ca un artefact sau o fosilă mai veche să pară mai tânără.
Există multe alte critici din partea Young Eartherilor. Creaționiștii sustin că nimeni nu poate măsura vechimea artefactelor cu mai mult de 8033 de ani, timpul necesar pentru ca atomii de carbon 14 să se transforme in atomi de azot. Cei 50.000 de ani nu sunt decât o născocire și faptul ca un os de dinozaur are o vechime de 65 e milioane de ani este o mare minciună. Ei sustin că dinozaurii au disparut în timpul potopului lui Noe. Totuși chiar oamenii de știință sustin ca peste 50.000 de ani, limita la care poate fi gasit carbon 14, vârsta unei probe nu mai este concludentă.
VIITOR PENTRU TRECUT
În prezent, datarea cu carbon rămâne un instrument puternic și utilizat pe scară largă pentru determinarea vârstei obiectelor sau evenimentelor istorice. Din ce în ce mai mult, cercetătorii găsesc noi modalități de a-și perfecționa metodele și de a elimina contaminările.
"Avem un cuptor pe care îl putem pune la o gamă de temperaturi și apoi izolăm și măsurăm carbonul care se desprinde la diferite temperaturi", a spus Blaauw, "acest lucru ne oferă o mai bună înțelegere a diferitelor surse de carbon din cadrul unor probe mai complexe. Laboratoarele încearcă, de asemenea, noi metode de pretratare chimică pentru a scăpa mai bine de contaminare".
În mod clar, arheologii și alți oameni de știință sunt conștienți de limitările din jurul muncii lor, dar acestea nu sunt genul de probleme pe care creaționiștilor le place să și le imagineze. Ca în cazul multor lucruri, dovezile există, trebuie doar să știi cum să le privești.
