اهمیت کربن ۱۴ در گنج یابی

اهمیت کربن ۱۴ در گنج یابی

در یک حفاری تکه استخوانی پیدا می شود و باستان شناسان می گویند که این استخوان ۵ هزار سال عمر دارد. یک بچه ماموت در آند کشف می شود و عمر آن را بیش از ۲ هزار سال تخمین می زنند. اما دانشمندان چگونه می فهمند که یک شیء یا اجساد و بقایای موجودات زنده متعلق به چه زمانی هستند؟!
تاریخ سنجی به وسیله کربن ۱۴ یک روش رایج و مطمئن برای تعیین قدمت بقایای موجودات زنده است، با این شرط که حداکثر ۵۰ هزار سال عمر داشته باشند. این روش فقط درخصوص اشیایی به کار می رود که یا خود زمانی زنده بوده اند مانند استخوان، بقایای گیاهان و بقایای اجساد حیوانات و انسان ها و یا این که از موجودات زنده ساخته شده اند. مانند لباسهای پنبه ای یا کتانی، وسایل چوبی و غیره.
کربن ۱۴ چگونه ساخته می شود؟اشعه کیهانی هر روز و به مقدار زیاد به اتمسفر زمین می رسد. برای مثال در هر ساعت نیم میلیون تابش کیهانی به هر فرد می تابد. این اشعه کیهانی با اتمهای اتمسفر برخورد می کند و تابشهای ثانویه را به صورت نوترون های پر انرژی به وجود می آورد. این نوترون های پرانرژی با اتمهای نیتروژن برخورد می کنند. پس از برخورد نوترون با نیتروژن ۷ (۱۴پروتون و ۷نوترون) این اتمها به اتمهای کربن۶ (۱۴ پروتون ۸ نوترون) به اضافه اتمهای هیدروژن (یک پروتون و یک نوترون) تبدیل می شوند. کربن ۱۴ رادیواکتیو است با نیمه عمری حدود ۵۷۰۰ سال. (نیمه عمر مدت زمانی است که نصف اتمهای یک ماده رادیواکتیو به دلیل تابش، غیرفعال می شوند).
کربن ۱۴ در موجودات زندهاتمهای کربن ۱۴ که بر اثر تابش کیهانی به وجود آمده اند، با اتمهای اکسیژن ترکیب شده و گاز دی اکسیدکربن می دهند. گیاهان، این گاز را جذب کرده و بر اثر پدیده فتوسنتز کربن ۱۴ در فیبر گیاهان وارد می شود. حیوانات و انسان ها این گیاهان را می خورند و کربن ۱۴وارد بدن آنها می شود. نسبت کربن ۱۴ به کربن معمولی (کربن)۱۲ در هوا و بدن موجودات زنده در تمام زمانها تقریباً ثابت بوده و هست. تقریباً در هر تریلیون اتم کربن یک اتم، اتم کربن ۱۴است. کربن ۱۴ واپاشی می کند. ولی همیشه تا زمانی که موجود زنده است، به دلیل تبادل با محیط بیرون اتمهای واپاشیده شده با اتمهای جدید کربن ۱۴ جایگزین می شوند و این نسبت تقریباً ثابت می ماند.

تعیین تاریخ یک فسیل
به محض این که یک موجود زنده می میرد، دریافت کربن آن از محیط قطع می شود. نسبت کربن ۱۲ به کربن ۱۴ در لحظه مرگ موجود با مقدار استاندارد آن در بدن بقیه موجودات زنده برابر است؛ ولی پس از مرگ کربن ۱۴ واپاشیده شده و با هیچ کربن ۱۴ جدیدی جایگزین نمی شود. کربن ۱۴به تدریج و با سرعت بسیار کم، از بین می رود؛ در حالی که مقدار کربن ۱۲ ثابت است. با به دست آوردن نسبت کربن ۱۲ به کربن ۱۴ در نمونه مورد بررسی و مقایسه آن با مقدار استاندارد این نسبت در موجودات زنده می توان قرنی را که این موجود در آن می زیسته است، با دقت بسیار خوبی محاسبه کرد. چون نیمه عمر کربن ۱۴، ۵۷۰۰ سال است تعیین عمر اجسام با استفاده از کربن ۱۴ فقط در مواردی معتبر است که نمونه حداکثر متعلق به ۶۰ هزار سال قبل باشد. پس از این مدت مقدار کربن ۱۴ بسیار ناچیز می شود. البته قوانین کربن ۱۴ برای سایر ایزوتوپ ها هم معتبر است. مواد دیگری هم وجود دارند که هم به صورت رادیواکتیو هم غیرفعال در طبیعت وجود دارند و نسبت آنها هم مقدار ثابتی است. از طرفی نیمه عمر طولانی تری هم دارند. مثلاً پتاسیم ماده ای است که دو ایزوتوپ فعال و غیرفعال آن در بدن موجودات زنده به طور طبیعی یافت می شود. نیمه عمر پتاسیم ۴۰، ۱۰۳ میلیون سال است. البته روش تاریخ سنجی رادیواکتیو در آینده قابل استفاده نیست. تمام موجوداتی که بعد از ۱۹۴۰ مرده اند، به دلیل فعالیت های هسته ای بمبهای اتمی، راکتورهای هسته ای و آزمایش های هسته ای در فضای باز دچار تغییرات هسته ای شده اند و در آینده تشخیص درصد رادیواکتیویته طبیعی در این موجودات از رادیواکتیویته حاصل از این فعالیت های هسته ای مشکل خواهد بود.