Τι είναι πιο ακριβές από την ανάλυση άνθρακα; Χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα

Εγκυκλοπαιδικό YouTube

1 / 5

Χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα, μέρος 1

Χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα, μέρος 2

Ραδιοϊσοτόπια χρονολόγηση: είναι αξιόπιστα τα βασικά στοιχεία της τεχνικής;

Σινδόνη του Τορίνο - χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα

Μηχανισμός Αντικυθήρων: Γεγονός και Μυθοπλασία

Υπότιτλοι

Σε αυτό το βίντεο θα ήθελα να εστιάσω, αρχικά, στο πώς εμφανίζεται ο άνθρακας-14 και πώς διεισδύει σε όλα τα ζωντανά όντα. Και μετά, είτε σε αυτό το βίντεο είτε σε μελλοντικά βίντεο, θα μιλήσουμε για το πώς χρησιμοποιείται για ραντεβού, δηλαδή πώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να ανακαλύψουμε ότι αυτό το οστό είναι 12.000 ετών ή ότι αυτό το άτομο πέθανε πριν από 18.000 χρόνια - Οτιδήποτε. Ας ζωγραφίσουμε τη Γη. Αυτή είναι η επιφάνεια της Γης. Πιο συγκεκριμένα, μόνο ένα μικρό μέρος του. Μετά έρχεται η ατμόσφαιρα της Γης. Θα το βάψω κίτρινο. Εδώ έχουμε την ατμόσφαιρα. Ας το υπογράψουμε. Και 78% - το πιο κοινό στοιχείο στην ατμόσφαιρά μας είναι το άζωτο. Είναι 78% άζωτο. Θα το γράψω: «άζωτο». Το σύμβολό του είναι Ν. Έχει 7 πρωτόνια και 7 νετρόνια. Άρα η ατομική μάζα είναι περίπου 14. Και το πιο κοινό ισότοπο αζώτου... Συζητάμε την έννοια του ισοτόπου σε ένα βίντεο χημείας. Σε ένα ισότοπο, τα πρωτόνια καθορίζουν ποιο στοιχείο είναι. Αλλά αυτός ο αριθμός μπορεί να αλλάξει ανάλογα με τον διαθέσιμο αριθμό νετρονίων. Οι παραλλαγές ενός δεδομένου στοιχείου που διαφέρουν με αυτόν τον τρόπο ονομάζονται ισότοπα. Τα θεωρώ ως εκδόσεις ενός μόνο στοιχείου. Σε κάθε περίπτωση, έχουμε μια ατμόσφαιρα, καθώς και τη λεγόμενη κοσμική ακτινοβολία που εκπέμπεται από τον ήλιο μας, αλλά αυτή στην πραγματικότητα δεν είναι ακτινοβολία. Αυτά είναι κοσμικά σωματίδια. Μπορείτε να τα σκεφτείτε ως μεμονωμένα πρωτόνια, τα οποία είναι ίδια με τους πυρήνες του υδρογόνου. Μπορούν επίσης να είναι σωματίδια άλφα, που είναι το ίδιο πράγμα με τους πυρήνες ηλίου. Μερικές φορές υπάρχουν και ηλεκτρόνια. Φτάνουν, μετά συγκρούονται με τα συστατικά της ατμόσφαιράς μας και, στην πραγματικότητα, σχηματίζουν νετρόνια. Άρα παράγονται νετρόνια. Ας συμβολίσουμε ένα νετρόνιο με ένα μικρό γράμμα n, τότε 1 είναι ο μαζικός αριθμός του. Δεν γράφουμε τίποτα γιατί δεν υπάρχουν πρωτόνια εδώ. Σε αντίθεση με το άζωτο, όπου υπήρχαν 7 πρωτόνια. Άρα, αυστηρά μιλώντας, δεν είναι στοιχείο. Ένα υποατομικό σωματίδιο. Έτσι, σχηματίζονται νετρόνια. Και κάθε τόσο... Ας το παραδεχτούμε, αυτό δεν φαίνεται τυπική αντίδραση. Αλλά κάθε τόσο ένα από αυτά τα νετρόνια συγκρούεται με ένα συγκεκριμένο τρόπο με ένα άτομο αζώτου-14. Κάνει νοκ άουτ ένα από τα πρωτόνια του αζώτου και, στην πραγματικότητα, ο ίδιος παίρνει τη θέση του. Θα εξηγήσω τώρα. Κάνει νοκ άουτ ένα από τα πρωτόνια. Τώρα, αντί για επτά πρωτόνια, παίρνουμε 6. Αλλά αυτός ο αριθμός 14 δεν θα αλλάξει σε 13, επειδή έχει γίνει αντικατάσταση. Έτσι θα μείνουν εδώ 14. Αλλά τώρα, αφού υπάρχουν μόνο 6 πρωτόνια, αυτό, εξ ορισμού, δεν είναι πια άζωτο. Τώρα είναι άνθρακας. Και το πρωτόνιο που βγήκε νοκ άουτ θα εκπέμπεται. Θα το βάψω σε διαφορετικό χρώμα. Αυτό είναι ένα συν. Ένα πρωτόνιο που εκπέμπεται στο διάστημα... Μπορείτε να το ονομάσετε υδρογόνο 1. Κατά κάποιο τρόπο μπορεί να προσελκύσει ένα ηλεκτρόνιο. Εάν δεν αποκτήσει ένα ηλεκτρόνιο, θα είναι απλώς ένα ιόν υδρογόνου, ένα θετικό ιόν ούτως ή άλλως, ή ένας πυρήνας υδρογόνου. Αυτή η διαδικασία - δεν είναι τυπικό φαινόμενο, αλλά συμβαίνει από καιρό σε καιρό - έτσι σχηματίζεται ο άνθρακας-14. Να λοιπόν ο άνθρακας-14. Ουσιαστικά, μπορείτε να το σκεφτείτε ως άζωτο-14, όπου ένα από τα πρωτόνια αντικαθίσταται από ένα νετρόνιο. Το ενδιαφέρον είναι ότι σχηματίζεται συνεχώς στην ατμόσφαιρά μας, όχι σε τεράστιες ποσότητες, αλλά σε αξιοσημείωτες ποσότητες. Θα το γράψω αυτό. Σταθερός σχηματισμός. Πρόστιμο. Τώρα... θέλω να είσαι σαφής. Ας δούμε τον περιοδικό πίνακα. Εξ ορισμού, ο άνθρακας έχει 6 πρωτόνια, αλλά το τυπικό, πιο κοινό ισότοπο του άνθρακα είναι ο άνθρακας-12. Ο άνθρακας-12 είναι ο πιο κοινός. Το μεγαλύτερο μέρος του άνθρακα στο σώμα μας είναι άνθρακας-12. Αλλά αυτό που είναι ενδιαφέρον είναι ότι παράγει μια μικρή ποσότητα άνθρακα-14, και στη συνέχεια αυτός ο άνθρακας-14 μπορεί να συνδυαστεί με το οξυγόνο για να σχηματίσει διοξείδιο του άνθρακα. Το διοξείδιο του άνθρακα στη συνέχεια απορροφάται στην ατμόσφαιρα και στον ωκεανό. Μπορεί να αναληφθεί από φυτά. Όταν οι άνθρωποι μιλούν για δέσμευση άνθρακα, στην πραγματικότητα εννοούν τη χρήση της ενέργειας από το ηλιακό φως για τη δέσμευση αερίου άνθρακα και τη μετατροπή του σε οργανικό ιστό. Άρα ο άνθρακας-14 δημιουργείται συνεχώς. Είναι στους ωκεανούς, είναι στον αέρα. Αναμειγνύεται με όλη την ατμόσφαιρα. Ας γράψουμε: ωκεανοί, αέρας. Και μετά μπαίνει στα φυτά. Τα φυτά στην πραγματικότητα αποτελούνται από αυτόν τον σταθερό άνθρακα, ο οποίος έχει συλληφθεί σε αέρια μορφή και μεταφέρεται, ας πούμε, σε στερεή μορφή, σε ζωντανό ιστό. Για παράδειγμα, από αυτό είναι φτιαγμένο το ξύλο. Ο άνθρακας ενσωματώνεται στα φυτά και στη συνέχεια καταλήγει σε αυτούς που τρώνε τα φυτά. Θα μπορούσε να είμαστε εμείς. Γιατί είναι ενδιαφέρον αυτό; Έχω ήδη εξηγήσει τον μηχανισμό, ακόμα κι αν ο άνθρακας-12 είναι το πιο κοινό ισότοπο, μέρος του σώματός μας συσσωρεύει άνθρακα-14 κατά τη διάρκεια της ζωής μας. Αυτό που είναι ενδιαφέρον είναι ότι μπορείτε να πάρετε αυτόν τον άνθρακα-14 μόνο όσο είστε ζωντανοί και ενώ τρώτε φαγητό. Επειδή από τη στιγμή που θα πεθάνετε και θα ταφείτε υπόγεια, ο άνθρακας-14 δεν μπορεί πλέον να γίνει μέρος των ιστών σας επειδή δεν τρώτε πλέον τίποτα που περιέχει άνθρακα-14. Και μόλις πεθάνετε, δεν λαμβάνετε πλέον αναπλήρωση άνθρακα-14. Και ο άνθρακας-14 που είχατε τη στιγμή του θανάτου θα διασπαστεί μέσω της β-διάσπασης - το έχουμε ήδη μελετήσει - ξανά σε άζωτο-14. Δηλαδή, η διαδικασία πάει προς τα πίσω. Έτσι διασπάται σε άζωτο-14 και η διάσπαση β απελευθερώνει ένα ηλεκτρόνιο και ένα αντινετρίνο. Δεν θα μπω σε λεπτομέρειες τώρα. Ουσιαστικά, αυτό συμβαίνει εδώ. Ένα από τα νετρόνια μετατρέπεται σε πρωτόνιο και κατά τη διάρκεια της αντίδρασης το εκπέμπει. Γιατί είναι ενδιαφέρον αυτό; Όπως είπα, όσο ζεις, μπαίνει ο άνθρακας-14. Ο άνθρακας-14 διαρκώς αποσυντίθεται. Αλλά από τη στιγμή που θα φύγετε και δεν καταναλώνετε πλέον φυτά ή δεν αναπνέετε στην ατμόσφαιρα, εάν είστε φυτό ο ίδιος, που απορροφά άνθρακα από τον αέρα - αυτό είναι το νόημα των φυτών... Όταν ένα φυτό πεθαίνει , δεν καταναλώνει πλέον διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα ούτε το ενσωματώνει στο ύφασμα. Ο άνθρακας-14 σε αυτό το ύφασμα είναι «παγωμένος». Στη συνέχεια αποσυντίθεται με μια ορισμένη ταχύτητα. Στη συνέχεια, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να προσδιοριστεί πόσο καιρό πριν το πλάσμα πέθανε. Ο ρυθμός με τον οποίο συμβαίνει αυτό, ο ρυθμός με τον οποίο ο άνθρακας-14 διασπάται έως ότου εξαφανιστεί ή αποσυντεθεί το μισό του κατά το ήμισυ είναι περίπου 5.730 χρόνια. Αυτό ονομάζεται χρόνος ημιζωής. Μιλάμε για αυτό σε άλλα βίντεο. Αυτό ονομάζεται χρόνος ημιζωής. Θέλω να το καταλάβετε αυτό. Είναι άγνωστο ποιο μισό έχει εξαφανιστεί. Αυτή είναι μια πιθανολογική έννοια. Μπορείτε μόνο να υποθέσετε ότι όλος ο άνθρακας-14 στα αριστερά θα διασπαστεί και όλος ο άνθρακας-14 στα δεξιά δεν θα διασπαστεί μέσα σε αυτά τα 5.730 χρόνια. Ουσιαστικά, αυτό σημαίνει ότι κάθε δεδομένο άτομο άνθρακα-14 έχει 50 τοις εκατό πιθανότητα να διασπαστεί σε άζωτο-14 μέσα σε 5.730 χρόνια. Δηλαδή, σε 5.730 χρόνια, περίπου τα μισά από αυτά θα αποσυντεθούν. Γιατί είναι σημαντικό? Αν γνωρίζετε ότι όλα τα ζωντανά όντα έχουν μια ορισμένη ποσότητα άνθρακα-14 στους ιστούς τους ως μέρος των συστατικών τους ουσιών, και μετά βρίσκετε λίγο οστό... Ας υποθέσουμε ότι βρίσκετε ένα οστό κατά τη διάρκεια μιας αρχαιολογικής ανασκαφής. Θα πείτε ότι αυτό το οστό έχει τον μισό άνθρακα-14 από τα ζωντανά πράγματα γύρω σας. Θα ήταν απολύτως λογικό να υποθέσουμε ότι αυτό το οστό πρέπει να είναι 5.730 ετών. Είναι ακόμα καλύτερα αν σκάψετε ακόμα πιο βαθιά και βρείτε άλλο κόκαλο. Ίσως μερικά μέτρα πιο βαθιά. Και θα διαπιστώσετε ότι περιέχει το 1/4 του άνθρακα-14 που θα βρισκόταν σε ένα ζωντανό πράγμα. Τότε πόσο χρονών είναι; Εάν είναι μόνο 1/4 άνθρακα-14, έχει περάσει από 2 ημιζωές. Μετά από ένα χρόνο ημιζωής θα είχε 1/2 άνθρακας. Στη συνέχεια, μετά το δεύτερο χρόνο ημιζωής, το μισό από αυτό θα μετατραπεί επίσης σε άζωτο-14. Έτσι έχουν συμβεί 2 ημιζωές εδώ, δίνοντας 2 φορές 5.730 χρόνια. Ποιο θα ήταν το συμπέρασμα σχετικά με την ηλικία του αντικειμένου; Συν ή πλην 11.460 χρόνια. Υπότιτλοι από την κοινότητα Amara.org

Φυσικά θεμέλια

Το 2015, επιστήμονες από το Imperial College του Λονδίνου υπολόγισαν ότι η συνεχής χρήση υδρογονανθράκων θα αναιρούσε τη χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα.

Χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακαάλλαξε την κατανόησή μας για τα τελευταία 50.000 χρόνια. Ο καθηγητής Willard Libby το έδειξε για πρώτη φορά το 1949, για το οποίο αργότερα τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ.

Μέθοδος γνωριμιών

Η ουσία της χρονολόγησης με ραδιενεργό άνθρακα είναι η σύγκριση τριών διαφορετικών ισοτόπων άνθρακα. Ισότοπα ενός συγκεκριμένου στοιχείου έχουν τον ίδιο αριθμόπρωτόνια στον πυρήνα, αλλά διαφορετικό αριθμό νετρονίων. Αυτό σημαίνει ότι παρόλο που μοιάζουν πολύ χημικά, έχουν διαφορετικές μάζες.

Η συνολική μάζα του ισοτόπου υποδεικνύεται με έναν αριθμητικό δείκτη. Ενώ τα ελαφρύτερα ισότοπα 12C και 13C είναι σταθερά, το βαρύτερο ισότοπο 14C (ραδιοάνθρακας) είναι ραδιενεργό. Ο πυρήνας του είναι τόσο μεγάλος που είναι ασταθής.

Με την πάροδο του χρόνου, ο 14C - η βάση της χρονολόγησης με ραδιενεργό άνθρακα - διασπάται σε άζωτο, 14N. Το μεγαλύτερο μέρος του άνθρακα-14 δημιουργείται σε ανώτερα στρώματαατμόσφαιρα, όπου τα νετρόνια, τα οποία σχηματίζονται υπό την επίδραση των κοσμικών ακτίνων, αντιδρούν με άτομα 14Ν.

Στη συνέχεια οξειδώνεται σε 14CO 2, εισέρχεται στην ατμόσφαιρα και αναμιγνύεται με 12CO 2 και 13CO 2. Το διοξείδιο του άνθρακα χρησιμοποιείται από τα φυτά κατά τη φωτοσύνθεση και από εκεί περνά μέσα από την τροφική αλυσίδα. Επομένως, κάθε φυτό και ζώο σε αυτήν την αλυσίδα (συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων) θα έχει ίση ποσότητα 14 C σε σύγκριση με 12 C στην ατμόσφαιρα (αναλογία 14 C:12 C).

Περιορισμοί της μεθόδου

Όταν τα ζωντανά όντα πεθαίνουν, ο ιστός δεν αντικαθίσταται πλέον και η ραδιενεργή αποσύνθεση των 14 C γίνεται εμφανής. Μετά από 55 χιλιάδες χρόνια, ο 14C διασπάται τόσο πολύ που τα υπολείμματά του δεν μπορούν πλέον να μετρηθούν.

Τι είναι η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα; Η ραδιενεργή διάσπαση μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως «ρολόι» επειδή είναι ανεξάρτητη από φυσικές (π.χ. θερμοκρασία) και χημικές (π.χ. περιεκτικότητα σε νερό) συνθήκες. Στα 5730 χρόνια, το ήμισυ του 14C που περιέχεται στο δείγμα διασπάται.

Επομένως, εάν είναι γνωστή η αναλογία 14C:12C τη στιγμή του θανάτου και η αναλογία σήμερα, τότε μπορούμε να υπολογίσουμε πόσος χρόνος έχει περάσει. Δυστυχώς, η ταυτοποίησή τους δεν είναι τόσο εύκολη.

Χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα: αβεβαιότητα

Η ποσότητα των 14 C στην ατμόσφαιρα, και επομένως στα φυτά και τα ζώα, δεν ήταν πάντα σταθερή. Για παράδειγμα, ποικίλλει ανάλογα με το πόσες κοσμικές ακτίνες φτάνουν στη Γη. Εξαρτάται από την ηλιακή δραστηριότητα και μαγνητικό πεδίοτου πλανήτη μας.

Ευτυχώς, είναι δυνατό να μετρηθούν αυτές οι διακυμάνσεις σε δείγματα που χρονολογούνται με άλλες μεθόδους. Είναι δυνατός ο υπολογισμός των δακτυλίων δέντρων και των αλλαγών στην περιεκτικότητά τους σε ραδιενεργό άνθρακα. Από αυτά τα δεδομένα μπορεί να κατασκευαστεί μια «καμπύλη βαθμονόμησης».

Επί του παρόντος, γίνονται εργασίες για την επέκταση και τη βελτίωσή του. Το 2008, μπορούσαν να βαθμονομηθούν μόνο ημερομηνίες ραδιενεργού άνθρακα έως και 26.000 ετών. Σήμερα η καμπύλη έχει επεκταθεί στα 50.000 χρόνια.

Τι μπορεί να μετρηθεί;

Δεν μπορούν όλα τα υλικά να χρονολογηθούν χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο. Τα περισσότερα, αν όχι όλα, ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣεπιτρέπουν τη χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα. Ορισμένες ανόργανες ουσίες, όπως το συστατικό αραγωνίτη των οστράκων, μπορούν επίσης να χρονολογηθούν επειδή ο άνθρακας-14 χρησιμοποιήθηκε για το σχηματισμό του ορυκτού.

Τα υλικά που έχουν χρονολογηθεί από την αρχή της μεθόδου περιλαμβάνουν κάρβουνο, ξύλο, κλαδιά, σπόρους, οστά, κοχύλια, δέρμα, τύρφη, λάσπη, χώμα, μαλλιά, αγγεία, γύρη, τοιχογραφίες, κοράλλια, υπολείμματα αίματος, υφάσματα, χαρτί, περγαμηνή, ρητίνη και νερό.

Η χρονολόγηση ενός μετάλλου με ραδιενεργό άνθρακα δεν είναι δυνατή εκτός εάν περιέχει άνθρακα-14. Εξαίρεση αποτελούν τα προϊόντα σιδήρου, για την κατασκευή των οποίων χρησιμοποιείται άνθρακας.

Διπλή καταμέτρηση

Λόγω αυτής της επιπλοκής, οι ημερομηνίες ραδιοάνθρακα παρουσιάζονται με δύο τρόπους. Οι μη βαθμονομημένες μετρήσεις αναφέρονται σε αριθμό ετών πριν από το 1950 (BP). Οι βαθμονομημένες ημερομηνίες παρουσιάζονται επίσης ως π.Χ. π.Χ., και μετά, και επίσης χρησιμοποιώντας τη μονάδα calBP (βαθμονομημένη μέχρι σήμερα, μέχρι το 1950). Αυτή είναι η "καλύτερη εκτίμηση" της πραγματικής ηλικίας του δείγματος, αλλά είναι απαραίτητο να μπορούμε να επιστρέψουμε στα παλιά δεδομένα και να τα βαθμονομήσουμε καθώς η νέα έρευνα ενημερώνει συνεχώς την καμπύλη βαθμονόμησης.

Ποσότητα και ποιότητα

Η δεύτερη δυσκολία είναι ο εξαιρετικά χαμηλός επιπολασμός των 14C. Μόνο το 0,0000000001% του άνθρακα στη σύγχρονη ατμόσφαιρα είναι 14 C, καθιστώντας τον απίστευτα δύσκολο στη μέτρηση και εξαιρετικά ευαίσθητο στη ρύπανση.

Τα πρώτα χρόνια, η χρονολόγηση προϊόντων αποσύνθεσης με ραδιενεργό άνθρακα απαιτούσε τεράστια δείγματα (για παράδειγμα, μισό ανθρώπινο μηριαίο οστό). Πολλά εργαστήρια χρησιμοποιούν τώρα ένα φασματόμετρο μάζας επιταχυντή (AMS), το οποίο μπορεί να ανιχνεύσει και να μετρήσει την παρουσία διαφόρων ισοτόπων, καθώς και να μετρήσει τον αριθμό των μεμονωμένων ατόμων άνθρακα-14.

Αυτή η μέθοδος απαιτεί λιγότερο από 1 g οστικού ιστού, αλλά λίγες χώρες μπορούν να αντέξουν οικονομικά περισσότερα από ένα ή δύο AMS, τα οποία κοστίζουν περισσότερα από 500 χιλιάδες δολάρια. Για παράδειγμα, η Αυστραλία έχει μόνο 2 τέτοια όργανα που είναι ικανά για χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα και είναι αδύνατα για μεγάλο μέρος του αναπτυσσόμενου κόσμου.

Η καθαριότητα είναι το κλειδί για την ακρίβεια

Επιπλέον, τα δείγματα πρέπει να καθαρίζονται επιμελώς από ρύπους άνθρακα από την κόλλα και το χώμα. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για πολύ παλιά υλικά. Εάν το 1% ενός στοιχείου σε ένα δείγμα 50.000 ετών προέρχεται από μια σύγχρονη ρύπανση, θα χρονολογηθεί ως 40.000 ετών.

Για το λόγο αυτό, οι ερευνητές αναπτύσσουν συνεχώς νέες μεθόδους για τον αποτελεσματικό καθαρισμό των υλικών. Μπορούν να έχουν σημαντικό αντίκτυπο στο αποτέλεσμα που δίνει η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα. Η ακρίβεια της μεθόδου έχει αυξηθεί σημαντικά με την ανάπτυξη μιας νέας μεθόδου καθαρισμού με ενεργό άνθρακα ABOx-SC. Αυτό επέτρεψε, για παράδειγμα, να καθυστερήσει η ημερομηνία άφιξης των πρώτων ανθρώπων στην Αυστραλία για περισσότερα από 10 χιλιάδες χρόνια.

Χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα: κριτική

Η μέθοδος που αποδεικνύει ότι έχουν περάσει πολύ περισσότερα από τα 10 χιλιάδες χρόνια που αναφέρονται στη Βίβλο από την προέλευση της Γης έχει επικριθεί επανειλημμένα από τους δημιουργιστές. Για παράδειγμα, υποστηρίζουν ότι μετά από 50.000 χρόνια δεν θα πρέπει να υπάρχει άνθρακας-14 στα δείγματα, αλλά ο άνθρακας, το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο, που πιστεύεται ότι είναι εκατομμυρίων ετών, περιέχουν μετρήσιμες ποσότητες αυτού του ισοτόπου, κάτι που επιβεβαιώνεται από τη χρονολόγηση άνθρακα . Το σφάλμα μέτρησης σε αυτή την περίπτωση είναι μεγαλύτερο από την ακτινοβολία υποβάθρου, η οποία δεν μπορεί να εξαλειφθεί στο εργαστήριο. Δηλαδή, ένα δείγμα που δεν περιέχει ούτε ένα άτομο ραδιενεργού άνθρακα θα δείξει ημερομηνία 50 χιλιάδων ετών. Ωστόσο, το γεγονός αυτό δεν θέτει υπό αμφισβήτηση τη χρονολόγηση των αντικειμένων και σίγουρα δεν υποδηλώνει ότι το πετρέλαιο, ο άνθρακας και φυσικό αέριομικρότερη από αυτή την ηλικία.

Οι δημιουργιστές σημειώνουν επίσης ορισμένες παραξενιές στη χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα. Για παράδειγμα, η χρονολόγηση των μαλακίων του γλυκού νερού καθόρισε την ηλικία τους μεγαλύτερη από 2000 χρόνια, γεγονός που, κατά τη γνώμη τους, δυσφημεί αυτή τη μέθοδο. Στην πραγματικότητα, έχει διαπιστωθεί ότι τα οστρακοειδή λαμβάνουν το μεγαλύτερο μέρος του άνθρακα τους από ασβεστόλιθο και χούμο, τα οποία έχουν πολύ χαμηλή περιεκτικότητα σε 14 C, επειδή αυτά τα ορυκτά είναι πολύ παλιά και δεν έχουν πρόσβαση στον άνθρακα από τον αέρα. Η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα, η ακρίβεια της οποίας σε αυτή την περίπτωση μπορεί να αμφισβητηθεί, κατά τα άλλα συνάδει με την πραγματικότητα. Το ξύλο, για παράδειγμα, δεν έχει αυτό το πρόβλημα, επειδή τα φυτά παίρνουν άνθρακα απευθείας από τον αέρα, ο οποίος περιέχει μια πλήρη δόση 14C.

Ένα άλλο επιχείρημα κατά της μεθόδου είναι το γεγονός ότι τα δέντρα είναι ικανά να σχηματίσουν περισσότερους από έναν δακτύλιους σε ένα χρόνο. Αυτό είναι αλήθεια, αλλά πιο συχνά συμβαίνει να μην σχηματίζουν καθόλου δακτυλίους ανάπτυξης. Το πεύκο τρίχας, που αποτελεί τη βάση για τις περισσότερες μετρήσεις, έχει 5% λιγότερους δακτυλίους από την πραγματική του ηλικία.

Ρύθμιση ημερομηνίας

Η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα δεν είναι μόνο μια μέθοδος, αλλά και συναρπαστικές ανακαλύψεις για το παρελθόν και το παρόν μας. Η μέθοδος επέτρεψε στους αρχαιολόγους να τοποθετήσουν ευρήματα χρονολογική σειράχωρίς να χρειάζονται γραπτά αρχεία ή νομίσματα.

Τον 19ο και τις αρχές του 20ου αιώνα, απίστευτα υπομονετικοί και προσεκτικοί αρχαιολόγοι συνέδεσαν κεραμικά και λίθινα εργαλεία από διαφορετικές γεωγραφικές περιοχές αναζητώντας ομοιότητες στο σχήμα και το σχέδιο. Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας την ιδέα ότι τα στυλ αντικειμένων εξελίχθηκαν και έγιναν πιο περίπλοκα με την πάροδο του χρόνου, μπορούσαν να τα τοποθετήσουν σε σειρά.

Έτσι, μεγάλοι θολωτοί τάφοι (γνωστοί ως tholos) στην Ελλάδα θεωρήθηκαν οι προκάτοχοι παρόμοιων κατασκευών στο νησί Maeshowe της Σκωτίας. Αυτό υποστήριξε την ιδέα ότι οι κλασικοί πολιτισμοί της Ελλάδας και της Ρώμης ήταν στο επίκεντρο κάθε καινοτομίας.

Ωστόσο, η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα αποκάλυψε ότι οι σκωτσέζοι τάφοι ήταν χιλιάδες χρόνια παλαιότεροι από τους ελληνικούς. Οι βόρειοι βάρβαροι ήταν σε θέση να σχεδιάσουν πολύπλοκες δομές, παρόμοια με τα κλασικά.

Άλλα αξιοσημείωτα έργα περιελάμβαναν την ανάθεση της Σινδόνης του Τορίνο στη μεσαιωνική περίοδο, τη χρονολόγηση των κυλίνδρων της Νεκράς Θάλασσας στην εποχή του Χριστού και την κάπως αμφιλεγόμενη περιοδοποίηση των πινάκων του σπηλαίου Chauvet στα 38.000 calBP (περίπου 32.000 BP), χιλιάδες χρόνια νωρίτερα από το αναμενόμενο. .

Η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα έχει επίσης χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό του χρόνου εξαφάνισης των μαμούθ και έχει συμβάλει στη συζήτηση για το εάν οι σύγχρονοι άνθρωποι και οι Νεάντερταλ συναντήθηκαν ή όχι.

Το ισότοπο 14C χρησιμοποιείται όχι μόνο για τον προσδιορισμό της ηλικίας. Η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα μας επιτρέπει να μελετήσουμε την κυκλοφορία των ωκεανών και να ανιχνεύσουμε την κίνηση των φαρμάκων σε όλο το σώμα, αλλά αυτό είναι ένα θέμα για άλλο άρθρο.

Μέθοδος ραδιοάνθρακα για τον προσδιορισμό της απόλυτης ηλικίας

Τεταρτογενείς αποθέσεις

Η ουσία της μεθόδου ραδιοάνθρακα είναι η εξής: οι κοσμικές ακτίνες βομβαρδίζουν πυρήνες αζώτου (N 14) με νετρόνια. Με αυτόν τον τρόπο, βγάζουν τα πρωτόνια από το άζωτο. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται ραδιενεργός άνθρακας C14 από άζωτο (δημιουργείται ένα βαρύ ισότοπο άνθρακα με ατομικό βάρος 14). Πηγαίνει σύμφωνα με αυτόν τον τύπο:

N14+ n ® C14 + P

n - νετρόνιο

Ρ - πρωτόνιο

Ο ραδιενεργός άνθρακας C14 (ραδιοάνθρακας) είναι ικανός να διασπαστεί. Η αποσύνθεση οδηγεί στη μετάβαση του ραδιενεργού άνθρακα C14 σε συνηθισμένο άζωτο N14. Η διάσπαση του C14 συμβαίνει με την εκτίναξη ενός σωματιδίου (ηλεκτρονίου - e) από τον πυρήνα. Πηγαίνει σύμφωνα με αυτόν τον τύπο:

Ο χρόνος ημιζωής («ζωή») του ραδιενεργού άνθρακα C14 είναι T=5568 +-30 έτη. Η αναλογία του ραδιενεργού άνθρακα (C14) προς τον συνηθισμένο άνθρακα (C12) στο διοξείδιο του άνθρακα της ατμόσφαιρας είναι σταθερή.

Αυτή η αναλογία C14/C12 παρατηρείται και σε ζωντανούς οργανισμούς (ζώα και φυτά). Αυτό συμβαίνει γιατί αυτοί συνεχώςαπορροφούν άνθρακα από την ατμόσφαιρα. Σε αυτή την περίπτωση, τα φυτά τον αφομοιώνουν απευθείας από τον αέρα (φωτοσύνθεση) και τα ζώα απορροφούν άνθρακα τρώγοντας φυτά.

Μετά το θάνατο ενός φυτού ή ζώου, η μεταβολική διαδικασία στη νεκρή οργανική ύλη σταματά. Ως αποτέλεσμα, ο ραδιενεργός άνθρακας παύει να εισέρχεται στους ζωντανούς οργανισμούς (μπορεί να εισέλθει μόνο κατά τη διάρκεια της ζωής του οργανισμού κατά τη διάρκεια της μεταβολικής περιόδου). Από αυτή τη στιγμή (μετά τον θάνατο ενός ζώου ή φυτού), αρχίζει η αποσύνθεση του ραδιενεργού άνθρακα. Ως αποτέλεσμα, η ποσότητα του μειώνεται σταδιακά τόσο στα θαμμένα φυτά όσο και στα θαμμένα ζώα. Εάν λάβουμε την περιεκτικότητα σε ραδιενεργό άνθρακα (C14) σε έναν ζωντανό οργανισμό ως 100%, τότε με την πάροδο του χρόνου θα μειωθεί ως εξής (για παράδειγμα):

Ημερομηνία θανάτου του C14

Έχοντας προσδιορίσει την ποσότητα του C14 σε οποιοδήποτε παλαιοντολογικό αντικείμενο με αυτόν τον τρόπο, μπορεί κανείς να κρίνει τον αριθμό των ετών που έχουν περάσει από τον θάνατο των ζώων και των φυτών.

Με βάση τον ραδιενεργό άνθρακα, η ηλικία των ιζημάτων προσδιορίζεται με μεγάλη ακρίβεια, όχι περισσότερο από 30 χιλιάδες χρόνια, δηλ. την εποχή του Ολόκαινου και εν μέρει των αποθέσεων του Ανώτερου Πλειστόκαινου. Η ηλικία των πιο αρχαίων (μέσου και κατώτερου Πλειστόκαινου) κοιτασμάτων προσδιορίζεται με ιόντα και άλλες ραδιενεργές μεθόδους. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι όταν τα ιζήματα είναι άνω των 30 χιλιάδων ετών, παραμένει πολύ λίγος ραδιενεργός άνθρακας στην οργανική ύλη και η περιεκτικότητά του δεν μπορεί να προσδιοριστεί με ακρίβεια. Ωστόσο, χρησιμοποιώντας μια πιο σύνθετη μέθοδο, είναι δυνατό να προσδιοριστεί η ηλικία των καταθέσεων έως και 40-45 χιλιάδες χρόνια.

Η αξία της μεθόδου ραδιοάνθρακα έγκειται στο γεγονός ότι με τη βοήθειά της είναι δυνατό να προσδιοριστεί η ηλικία όχι μόνο των καλά διατηρημένων οργανικών υπολειμμάτων, αλλά και των θραυσμάτων τους, τα οποία δεν είναι παλαιοντολογικά προσδιορισμένα.

Για τον προσδιορισμό της ηλικίας των ιζημάτων οργανική ύλη, που λαμβάνεται από τις καταθέσεις αυτές, υπόκειται σε ορισμένη χημική επεξεργασία. Στη συνέχεια μετρώνται οι παλμοί διάσπασης της ραδιενεργής ουσίας. Αυτό γίνεται χρησιμοποιώντας έναν μετρητή Geiger.

Ο άνθρακας των ανθρακικών αλάτων δεν είναι κατάλληλος για χρονολόγηση με τη μέθοδο του ραδιοάνθρακα. Αποβάλλεται με διάλυση του δείγματος σε υδροχλωρικό οξύ. Ως εκ τούτου, τα δείγματα ασβεστώδους κελύφους είναι συνήθως ακατάλληλα για αυτή τη μέθοδο. Τα οστά ζώων και το ξύλο που έχουν μολυνθεί με ανθρακικά πρέπει να υποβάλλονται σε επεξεργασία υδροχλωρικό οξύγια την απομάκρυνση των ανθρακικών.

Τα πιο κατάλληλα ερευνητικά αντικείμενα για αυτή τη μέθοδο είναι:

1. κάρβουνο - (βάρος δείγματος 30-90 g);

2. Ξηρό ξύλο και άλλα φυτικά υπολείμματα - (60 g);

3. Ξηρά τύρφη, δέρμα, μαλλιά, οπλές, νύχια - (150-300 g).

4. Κέρατα ζώων - (500-2200 g).

Κατά τη λήψη δειγμάτων, καθοδηγούνται από τις ακόλουθες διατάξεις:

1) το βάρος του δείγματος στο χωράφι λαμβάνεται τουλάχιστον δύο φορές Επί πλέον, το οποίο είναι απαραίτητο για ανάλυση (βλ. παραπάνω).

2) Λαμβάνονται δείγματα από προσφάτως καθαρισμένες εκβολές. Στη συνέχεια συσκευάζονται σε αλουμινόχαρτο ή σε αλουμινόχαρτο ή τσίγκινα κουτιά.

Η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα χρησιμοποιείται για τη μελέτη της ηλικίας των ηπειρωτικών ιζημάτων. Ιονική μέθοδοςχρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του ρυθμού συσσώρευσης ιζημάτων στους σύγχρονους ωκεανούς.

Η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα είναι:

Ανάλυση ραδιοανθράκων - φυσική μέθοδοςχρονολόγηση βιολογικών υπολειμμάτων, αντικειμένων και υλικών βιολογικής προέλευσης με μέτρηση της περιεκτικότητας του ραδιενεργού ισοτόπου 14C στο υλικό σε σχέση με σταθερά ισότοπα άνθρακα. Προτάθηκε από τον Willard Libby το 1946 (Βραβείο Νόμπελ Χημείας, 1960).

Φυσικά θεμέλια

Ο άνθρακας, που είναι ένα από τα κύρια συστατικά των βιολογικών οργανισμών, υπάρχει στην ατμόσφαιρα της γης με τη μορφή σταθερών ισοτόπων 12C και 13C και ραδιενεργών 14C. Το ισότοπο 14C σχηματίζεται συνεχώς στην ατμόσφαιρα υπό την επίδραση ακτινοβολίας (κυρίως κοσμικών ακτίνων, αλλά και ακτινοβολίας από επίγειες πηγές). Η αναλογία ραδιενεργών και σταθερών ισοτόπων άνθρακα στην ατμόσφαιρα και στη βιόσφαιρα ταυτόχρονα στο ίδιο μέρος είναι η ίδια, αφού όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί συμμετέχουν συνεχώς στο μεταβολισμό του άνθρακα και λαμβάνουν άνθρακα από περιβάλλονκαι τα ισότοπα, λόγω της χημικής δυσδιάκρισής τους, συμμετέχουν στις βιοχημικές διεργασίες σχεδόν με τον ίδιο τρόπο. Σε ζωντανό οργανισμό συγκεκριμένη δραστηριότηταΟ 14C ισούται με περίπου 0,3 διασπάσεις ανά δευτερόλεπτο ανά γραμμάριο άνθρακα, που αντιστοιχεί σε ισότοπο 14C περίπου 10−10%.

Με το θάνατο του σώματος, ο μεταβολισμός του άνθρακα σταματά. Μετά από αυτό, διατηρούνται σταθερά ισότοπα και το ραδιενεργό (14C) υφίσταται βήτα διάσπαση με χρόνο ημιζωής 5568 ± 30 χρόνια (σύμφωνα με νέα ενημερωμένα δεδομένα - 5730 ± 40 χρόνια), ως αποτέλεσμα, η περιεκτικότητά του στα υπολείμματα μειώνεται σταδιακά . Γνωρίζοντας την αρχική αναλογία της περιεκτικότητας σε ισότοπα στο σώμα και μετρώντας την τρέχουσα αναλογία τους σε βιολογικό υλικό, είναι δυνατό να προσδιοριστεί πόση ποσότητα άνθρακα-14 έχει αποσυντεθεί και, έτσι, να καθοριστεί ο χρόνος που έχει περάσει από τον θάνατο του οργανισμού.

Εφαρμογή

Για τον προσδιορισμό της ηλικίας, ο άνθρακας απομονώνεται από ένα θραύσμα του υπό μελέτη δείγματος (με την καύση του θραύσματος), μετράται η ραδιενέργεια για τον απελευθερωμένο άνθρακα, βάσει αυτού, προσδιορίζεται η αναλογία ισοτόπων, η οποία δείχνει την ηλικία του δείγματος. Το δείγμα άνθρακα που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της δραστηριότητας εισάγεται συνήθως σε ένα αέριο που γεμίζει έναν αναλογικό μετρητή ή σε έναν υγρό σπινθηριστή. Πρόσφατα, για πολύ χαμηλές περιεκτικότητες 14C και/ή πολύ μικρές μάζες δείγματος (αρκετά mg), χρησιμοποιήθηκε φασματομετρία μάζας επιταχυντή για τον άμεσο προσδιορισμό της περιεκτικότητας σε 14C. Η μέγιστη ηλικία ενός δείγματος που μπορεί να προσδιοριστεί με χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα είναι περίπου 60.000 χρόνια, δηλαδή περίπου 10 χρόνοι ημιζωής στους 14 C. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, η περιεκτικότητα σε 14C μειώνεται κατά περίπου 1000 φορές (περίπου 1 αποσύνθεση ανά ώρα ανά γραμμάριο άνθρακα).

Η μέτρηση της ηλικίας ενός αντικειμένου με τη μέθοδο του ραδιοάνθρακα είναι δυνατή μόνο όταν η αναλογία των ισοτόπων στο δείγμα δεν έχει διαταραχθεί κατά την ύπαρξή του, δηλαδή το δείγμα δεν έχει μολυνθεί με υλικά που περιέχουν άνθρακα μεταγενέστερης ή προγενέστερης προέλευσης, ραδιενεργά ουσίες και δεν έχει εκτεθεί σε ισχυρές πηγές ακτινοβολίας. Ο προσδιορισμός της ηλικίας τέτοιων μολυσμένων δειγμάτων μπορεί να οδηγήσει σε τεράστια σφάλματα. Για παράδειγμα, περιγράφεται μια περίπτωση όταν ένας δοκιμαστικός προσδιορισμός του γρασιδιού που μαζεύτηκε την ημέρα της ανάλυσης έδωσε ηλικία της τάξης των εκατομμυρίων ετών, λόγω του γεγονότος ότι το γρασίδι μαζεύτηκε σε ένα γρασίδι κοντά σε έναν αυτοκινητόδρομο με συνεχή πυκνή κυκλοφορία και αποδείχθηκε ότι ήταν πολύ μολυσμένο με «απολυκτό» άνθρακα από καυσαέρια(καμένα προϊόντα πετρελαίου). Κατά τη διάρκεια των δεκαετιών από την ανάπτυξη της μεθόδου, έχει συσσωρευτεί εκτεταμένη εμπειρία στον εντοπισμό ρύπων και στον καθαρισμό δειγμάτων από αυτούς. Το σφάλμα της μεθόδου πιστεύεται επί του παρόντος ότι κυμαίνεται από εβδομήντα έως τριακόσια χρόνια.

Μια από τις πιο διάσημες περιπτώσεις χρήσης της μεθόδου του ραδιοάνθρακα είναι η μελέτη θραυσμάτων της Σινδόνης του Τορίνο (χριστιανικό ιερό που υποτίθεται ότι περιέχει ίχνη του σώματος του σταυρωμένου Χριστού), που πραγματοποιήθηκε το 1988, ταυτόχρονα σε πολλά εργαστήρια με χρήση τυφλού μέθοδος. Η ανάλυση ραδιοανθράκων κατέστησε δυνατή την χρονολόγηση του σάβανου στην περίοδο του 11ου-13ου αιώνα.

Βαθμονόμηση

Οι αρχικές υποθέσεις του Libby στις οποίες βασίστηκε η ιδέα της μεθόδου ήταν ότι η αναλογία των ισοτόπων άνθρακα στην ατμόσφαιρα δεν αλλάζει στο χρόνο και στο χώρο και ότι το περιεχόμενο των ισοτόπων σε ζωντανούς οργανισμούς αντιστοιχεί ακριβώς στην τρέχουσα κατάσταση της ατμόσφαιρας. Είναι πλέον σταθερά αποδεδειγμένο ότι όλες αυτές οι υποθέσεις μπορούν να γίνουν αποδεκτές μόνο κατά προσέγγιση. Το περιεχόμενο του ισοτόπου 14C εξαρτάται από την κατάσταση της ακτινοβολίας, η οποία αλλάζει στο χρόνο λόγω των διακυμάνσεων στο επίπεδο των κοσμικών ακτίνων και της ηλιακής δραστηριότητας και στο διάστημα, λόγω της άνισης κατανομής ραδιενεργών ουσιών στην επιφάνεια της Γης και συμβάντων που σχετίζονται με ραδιενεργά υλικά (για παράδειγμα, επί του παρόντος Τα ραδιενεργά υλικά που σχηματίστηκαν και διασκορπίστηκαν κατά τη διάρκεια δοκιμών ατμοσφαιρικών πυρηνικών όπλων στα μέσα του 20ου αιώνα εξακολουθούν να συμβάλλουν στον σχηματισμό του ισοτόπου 14C). Τις τελευταίες δεκαετίες, λόγω της καύσης ορυκτών καυσίμων, στην οποία πρακτικά απουσιάζει ο 14C, η ατμοσφαιρική περιεκτικότητα αυτού του ισοτόπου μειώνεται. Έτσι, η αποδοχή μιας ορισμένης αναλογίας ισοτόπων ως σταθερή μπορεί να δημιουργήσει σημαντικά σφάλματα (της τάξης των χιλιετιών). Επιπλέον, η έρευνα έχει δείξει ότι ορισμένες διεργασίες σε ζωντανούς οργανισμούς οδηγούν σε υπερβολική συσσώρευση του ραδιενεργού ισοτόπου του άνθρακα, το οποίο διαταράσσει τη φυσική αναλογία των ισοτόπων. Η κατανόηση των διαδικασιών που σχετίζονται με το μεταβολισμό του άνθρακα στη φύση και την επίδραση αυτών των διεργασιών στην αναλογία ισοτόπων σε βιολογικά αντικείμενα δεν επιτεύχθηκε αμέσως.

Ως αποτέλεσμα, οι ημερομηνίες ραδιενεργού άνθρακα που έγιναν πριν από 30-40 χρόνια συχνά αποδεικνύονταν πολύ ανακριβείς. Συγκεκριμένα, μια δοκιμή της μεθόδου που πραγματοποιήθηκε εκείνη την εποχή σε ζωντανά δέντρα ηλικίας πολλών χιλιάδων ετών έδειξε σημαντικές αποκλίσεις για δείγματα ξύλου ηλικίας άνω των 1000 ετών.

Επί του παρόντος για σωστή εφαρμογήΗ μέθοδος βαθμονομήθηκε προσεκτικά, λαμβάνοντας υπόψη τις αλλαγές στην αναλογία των ισοτόπων για διαφορετικές εποχές και γεωγραφικές περιοχές, καθώς και λαμβάνοντας υπόψη τις ιδιαιτερότητες της συσσώρευσης ραδιενεργών ισοτόπων σε ζωντανά όντα και φυτά. Για τη βαθμονόμηση της μεθόδου, ο προσδιορισμός των αναλογιών ισοτόπων χρησιμοποιείται για αντικείμενα των οποίων η απόλυτη χρονολόγηση είναι γνωστή. Μια πηγή δεδομένων βαθμονόμησης είναι η δενδροχρονολογία. Έγινε επίσης σύγκριση για τον προσδιορισμό της ηλικίας των δειγμάτων με τη μέθοδο του ραδιοάνθρακα με τα αποτελέσματα άλλων μεθόδων χρονολόγησης ισοτόπων. Η τυπική καμπύλη που χρησιμοποιείται για τη μετατροπή της μετρούμενης ηλικίας ραδιοάνθρακα ενός δείγματος σε απόλυτη ηλικία δίνεται εδώ: .

Μπορεί να δηλωθεί ότι σε αυτήν σύγχρονη μορφήστο ιστορικό διάστημα (από δεκάδες χρόνια έως 60-70 χιλιάδες χρόνια στο παρελθόν), η μέθοδος ραδιοάνθρακα μπορεί να θεωρηθεί μια αρκετά αξιόπιστη και ποιοτικά βαθμονομημένη ανεξάρτητη μέθοδος χρονολόγησης αντικειμένων βιολογικής προέλευσης.

Κριτική της μεθόδου

Παρά το γεγονός ότι η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα έχει περιληφθεί από καιρό στην επιστημονική πρακτική και χρησιμοποιείται αρκετά ευρέως, υπάρχει επίσης κριτική για τη μέθοδο αυτή, που θέτει υπό αμφισβήτηση τόσο μεμονωμένες περιπτώσεις εφαρμογής της όσο και τα θεωρητικά θεμέλια της μεθόδου στο σύνολό της. Κατά κανόνα, η μέθοδος του ραδιοάνθρακα επικρίνεται από υποστηρικτές του δημιουργισμού, της «Νέας Χρονολογίας» και άλλων θεωριών που δεν αναγνωρίζονται από την επιστημονική κοινότητα. Οι κύριες αντιρρήσεις για τη χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα δίνονται στο άρθρο Κριτική των φυσικών επιστημονικών μεθόδων στη «Νέα Χρονολογία» του Φομένκο. Συχνά η κριτική της χρονολόγησης με ραδιενεργό άνθρακα βασίζεται στην κατάσταση της μεθοδολογίας στη δεκαετία του 1960, όταν η μέθοδος δεν είχε ακόμη βαθμονομηθεί αξιόπιστα.

δείτε επίσης

• Οπτική χρονολόγηση
• Χρονολόγηση θερμοφωταύγειας

Συνδέσεις

• Β. Λεβτσένκο. Ραδιοάνθρακας και απόλυτη χρονολογία: σημειώσεις για το θέμα.
• V.A. Dergachev. Χρονόμετρο ραδιοανθράκων.

Ραδιοϊσοτόπια χρονολόγηση

Ραδιοϊσότοποή ραδιομετρική χρονολόγηση- μια μέθοδος για τον προσδιορισμό της ηλικίας διαφόρων αντικειμένων που περιέχουν οποιοδήποτε ραδιενεργό ισότοπο. Βασίζεται στον προσδιορισμό του κλάσματος αυτού του ισοτόπου έχει αποσυντεθεί κατά τη διάρκεια ζωής του δείγματος. Από αυτή την τιμή, γνωρίζοντας τον χρόνο ημιζωής ενός δεδομένου ισοτόπου, μπορεί να υπολογιστεί η ηλικία του δείγματος.

Η χρονολόγηση με ραδιοϊσότοπο χρησιμοποιείται ευρέως στη γεωλογία, την παλαιοντολογία, την αρχαιολογία και άλλες επιστήμες. Αυτή είναι η πηγή σχεδόν όλων των απόλυτων χρονολογήσεων διαφόρων γεγονότων στην ιστορία της Γης. Πριν από την εμφάνισή του, μόνο σχετική χρονολόγηση ήταν δυνατή - δεσμευτική για ορισμένα γεωλογικές εποχές, περιόδους, εποχές κ.λπ., η διάρκεια των οποίων ήταν άγνωστη.

Διαφορετικές μέθοδοι χρονολόγησης ραδιοϊσοτόπων χρησιμοποιούν διαφορετικά ισότοπα διαφορετικών στοιχείων. Δεδομένου ότι διαφέρουν πολύ στις χημικές τους ιδιότητες (και επομένως στην περιεκτικότητά τους σε διάφορα γεωλογικά και βιολογικά υλικά και στη συμπεριφορά τους στους γεωχημικούς κύκλους), καθώς και στον χρόνο ημιζωής τους, διαφορετικές μεθόδουςΤο πεδίο εφαρμογής διαφέρει. Κάθε μέθοδος εφαρμόζεται μόνο σε ορισμένα υλικά και σε ένα συγκεκριμένο εύρος ηλικιών. Οι πιο διάσημες μέθοδοι χρονολόγησης ραδιοϊσοτόπων είναι οι μέθοδοι ραδιοάνθρακα, κάλιο-αργό (τροποποίηση - αργό-αργό), κάλιο-ασβέστιο, ουράνιο-μόλυβδος και θόριο-μόλυβδος. Επίσης, για τον προσδιορισμό της γεωλογικής ηλικίας των πετρωμάτων, χρησιμοποιούνται ευρέως οι μέθοδοι ηλίου (με βάση τη συσσώρευση ηλίου-4 από άλφα-ενεργά φυσικά ισότοπα), ρουβίδιο-στρόντιο, σαμάριο-νεοδύμιο, ρήνιο-όσμιο, λουτέτιο-άφνιο. Επιπλέον, χρησιμοποιούνται μέθοδοι χρονολόγησης μη ισορροπίας, που βασίζονται στη διαταραχή της ισοτοπικής ισορροπίας σε φυσικές ραδιενεργές σειρές, ιδιαίτερα τις μεθόδους ιονίου, ιόντων-πρωτακτινίου, ισοτόπων ουρανίου και τη μέθοδο μολύβδου-210. Υπάρχουν επίσης μέθοδοι που βασίζονται στη συσσώρευση αλλαγών στις φυσικές ιδιότητες ενός ορυκτού υπό την επίδραση της ακτινοβολίας: η μέθοδος χρονολόγησης τροχιάς και η μέθοδος θερμοφωταύγειας.

Ιστορία

Η ιδέα της χρονολόγησης με ραδιοϊσότοπο προτάθηκε από τον Ernest Rutherford το 1904, 8 χρόνια μετά την ανακάλυψη της ραδιενέργειας από τον Henri Becquerel. Παράλληλα, έκανε την πρώτη προσπάθεια να προσδιορίσει την ηλικία του ορυκτού με βάση την περιεκτικότητα σε ουράνιο και ήλιο [Κοιν. 1]. Μόλις 2 χρόνια αργότερα, το 1907, ο Bertram Boltwood, ραδιοχημικός στο Πανεπιστήμιο Yale, δημοσίευσε την πρώτη χρονολόγηση με μόλυβδο ουρανίου για έναν αριθμό δειγμάτων μετάλλευμα ουρανίουκαι έλαβε τιμές ηλικίας από 410 έως 2200 εκατομμύρια χρόνια. Το αποτέλεσμα ήταν σημαντικό: έδειξε ότι η ηλικία της Γης ήταν πολλές φορές μεγαλύτερη από τα 20-40 εκατομμύρια χρόνια που υπολόγιζε δέκα χρόνια νωρίτερα ο William Thomson με βάση τον ρυθμό ψύξης του πλανήτη. Ωστόσο, εκείνη την εποχή δεν ήταν γνωστό για το σχηματισμό μέρους του μολύβδου ως αποτέλεσμα της αποσύνθεσης του θορίου και ακόμη και για την ύπαρξη ισοτόπων, και ως εκ τούτου οι εκτιμήσεις του Boltwood συνήθως υπερεκτιμήθηκαν κατά δεκάδες τοις εκατό, μερικές φορές σχεδόν δύο φορές.

Τα επόμενα χρόνια, υπήρξε εντατική ανάπτυξη της πυρηνικής φυσικής και βελτίωση της τεχνολογίας, χάρη στην οποία μέχρι τα μέσα του 20ου αιώνα επιτεύχθηκε καλή ακρίβεια της χρονολόγησης με ραδιοϊσότοπο. Σε αυτό βοήθησε ιδιαίτερα η εφεύρεση του φασματόμετρου μάζας. Το 1949, ο Willard Libby ανέπτυξε χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα και έδειξε τη χρησιμότητά του σε δείγματα ξύλου γνωστής ηλικίας (από 1400 έως 4600 χρόνια), για την οποία έλαβε το Νόμπελ Χημείας το 1960.

Φυσικά Βασικά

Η ποσότητα οποιουδήποτε ραδιενεργού ισοτόπου μειώνεται με την πάροδο του χρόνου σύμφωνα με έναν εκθετικό νόμο (νόμος της ραδιενεργής διάσπασης):

N (t) N 0 = e − λ t (\displaystyle (\frac (N(t))(N_(0)))=e^(-\lambda t)) ,

N 0 (\displaystyle N_(0)) - ο αριθμός των ατόμων την αρχική στιγμή, N (t) (\displaystyle N(t)) - ο αριθμός των ατόμων μετά το χρόνο t (\displaystyle t) , λ (\displaystyle \λάμδα ) - σταθερά αποσύνθεσης.

Έτσι, κάθε ισότοπο έχει έναν αυστηρά καθορισμένο χρόνο ημιζωής - τον χρόνο κατά τον οποίο η ποσότητα του μειώνεται στο μισό. Ο χρόνος ημιζωής T 1 / 2 (\displaystyle T_(1/2)) σχετίζεται με τη σταθερά διάσπασης ως εξής:

T 1 / 2 = ln ⁡ 2 λ (\displaystyle T_(1/2)=(\frac (\ln 2)(\λάμδα )))

Τότε μπορούμε να εκφράσουμε την αναλογία N (t) N 0 (\displaystyle (\frac (N(t))(N_(0)))) ως προς τον χρόνο ημιζωής:

N (t) N 0 = 2 − t / T 1 / 2 (\displaystyle (\frac (N(t))(N_(0)))=2^(-t/T_(1/2)))

Με βάση το πόσο από το ραδιοϊσότοπο διασπάστηκε σε μια χρονική περίοδο, μπορούμε να υπολογίσουμε αυτόν τον χρόνο:

T = − T 1 / 2 log 2 ⁡ N (t) N 0 (\displaystyle t=-T_(1/2)\log _(2)(\frac (N(t))(N_(0))) )

Ο χρόνος ημιζωής δεν εξαρτάται από τη θερμοκρασία, την πίεση, το χημικό περιβάλλον ή την ένταση των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων. Η μόνη γνωστή εξαίρεση αφορά εκείνα τα ισότοπα που διασπώνται με τη σύλληψη ηλεκτρονίων: έχουν μια εξάρτηση του ρυθμού διάσπασης από την πυκνότητα ηλεκτρονίων στην περιοχή του πυρήνα. Αυτά περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, βηρύλλιο-7, στρόντιο-85 και ζιρκόνιο-89. Για τέτοια ραδιοϊσότοπα, ο ρυθμός διάσπασης εξαρτάται από τον βαθμό ιονισμού του ατόμου. Υπάρχει επίσης μια ασθενής εξάρτηση από την πίεση και τη θερμοκρασία. Αυτό δεν αποτελεί σημαντικό πρόβλημα για τη χρονολόγηση ραδιοϊσοτόπων.

Πηγές δυσκολιών

Οι κύριες πηγές δυσκολίας για τη χρονολόγηση ραδιοϊσοτόπων είναι η ανταλλαγή ύλης μεταξύ του υπό μελέτη αντικειμένου και του περιβάλλοντος που μπορεί να έχει συμβεί μετά το σχηματισμό του αντικειμένου και η αβεβαιότητα της αρχικής ισοτοπικής και στοιχειακής σύνθεσης. Εάν τη στιγμή που σχηματίστηκε το αντικείμενο περιείχε ήδη μια ορισμένη ποσότητα του θυγατρικού ισοτόπου, η υπολογιζόμενη ηλικία μπορεί να υπερεκτιμηθεί και εάν το θυγατρικό ισότοπο στη συνέχεια έφυγε από το αντικείμενο, μπορεί να υποτιμηθεί. Για τη μέθοδο ραδιοάνθρακα, είναι σημαντικό να μην διαταραχθεί η αναλογία των ισοτόπων άνθρακα στην αρχική στιγμή, καθώς η περιεκτικότητα του προϊόντος διάσπασης - 14Ν - δεν μπορεί να είναι γνωστή (δεν διαφέρει από το συνηθισμένο άζωτο) και η ηλικία μπορεί μόνο να προσδιοριστεί με βάση τις μετρήσεις του μη αποσυντιθέμενου κλάσματος του μητρικού ισοτόπου. Επομένως, είναι απαραίτητο να μελετηθεί η ιστορία του υπό μελέτη αντικειμένου όσο το δυνατόν ακριβέστερα για πιθανή ανταλλαγή ύλης με το περιβάλλον και πιθανά χαρακτηριστικά της ισοτοπικής σύνθεσης.

Μέθοδος Isochron

Η μέθοδος isochron βοηθά στην επίλυση προβλημάτων που σχετίζονται με την προσθήκη ή την απώλεια ενός γονικού ή θυγατρικού ισοτόπου. Λειτουργεί ανεξάρτητα από την αρχική ποσότητα του θυγατρικού ισοτόπου και σας επιτρέπει να προσδιορίσετε εάν υπήρξε ανταλλαγή ύλης με το περιβάλλον στην ιστορία του αντικειμένου.

Αυτή η μέθοδος βασίζεται στη σύγκριση δεδομένων από διαφορετικά δείγματα από το ίδιο γεωλογικό αντικείμενο, τα οποία είναι γνωστό ότι έχουν ιδια ηλικία, αλλά διαφέρουν ως προς τη στοιχειακή σύνθεση (επομένως, το περιεχόμενο του μητρικού ραδιονουκλιδίου). Η ισοτοπική σύνθεση κάθε στοιχείου την αρχική στιγμή θα πρέπει να είναι ίδια σε όλα τα δείγματα. Επίσης, αυτά τα δείγματα πρέπει να περιέχουν, μαζί με το θυγατρικό ισότοπο, κάποιο άλλο ισότοπο του ίδιου στοιχείου. Τα δείγματα μπορεί να αντιπροσωπεύουν είτε διαφορετικά ορυκτά από το ίδιο κομμάτι βράχου είτε διαφορετικά μέρη του ίδιου γεωλογικού σώματος.

Στη συνέχεια για κάθε δείγμα εκτελούνται τα εξής:

D 0 + Δ M E 0 = Δ M M 0 − Δ M (M 0 − Δ M E 0) + D 0 E 0 (\displaystyle (D_(0)+\Delta (M) \over E_(0))=(\ Δέλτα (M) \over M_(0)-\Delta (M))\left((M_(0)-\Delta (M) \over E_(0))\right)+(D_(0) \over E_ (0))) ,

D 0 (\displaystyle D_(0)) - συγκέντρωση του θυγατρικού ισοτόπου την αρχική στιγμή, E 0 (\displaystyle E_(0)) - συγκέντρωση του μη ραδιογόνου ισοτόπου του ίδιου στοιχείου (δεν αλλάζει), M 0 (\displaystyle M_(0)) είναι η συγκέντρωση του γονικού ισοτόπου την αρχική στιγμή, Δ M (\displaystyle \Delta (M)) είναι η ποσότητα του γονικού ισοτόπου που διασπάστηκε κατά τη διάρκεια του χρόνου t (\displaystyle t) ( τη στιγμή των μετρήσεων).

Είναι εύκολο να επαληθεύσετε την εγκυρότητα αυτής της σχέσης κάνοντας μια μείωση στη δεξιά πλευρά.

Η συγκέντρωση του θυγατρικού ισοτόπου τη στιγμή των μετρήσεων θα είναι D t = D 0 + Δ M (\displaystyle D_(t)=D_(0)+\Delta (M)), και η συγκέντρωση του μητρικού ισοτόπου M t = M 0 − Δ M (\displaystyle M_ (t)=M_(0)-\Delta (M)) . Επειτα:

D t E 0 = Δ M M 0 − Δ M (M t E 0) + D 0 E 0 (\displaystyle (D_(t) \over E_(0))=(\Delta (M) \over M_(0) -\Δέλτα (M))\αριστερά((M_(t) \πάνω από E_(0))\δεξιά)+(D_(0) \πάνω από E_(0)))

Οι αναλογίες D t E 0 (\displaystyle D_(t) \πάνω από E_(0)) και M t E 0 (\displaystyle (M_(t) \πάνω από E_(0))) μπορούν να μετρηθούν. Μετά από αυτό, δημιουργείται ένα γράφημα όπου αυτές οι τιμές απεικονίζονται κατά μήκος των τεταγμένων και των τετμημένων, αντίστοιχα.

Εάν στην ιστορία των δειγμάτων δεν υπήρχε ανταλλαγή ύλης με το περιβάλλον, τότε τα αντίστοιχα σημεία σε αυτό το γράφημα πέφτουν σε ευθεία γραμμή, επειδή ο συντελεστής Δ M M 0 − Δ M (\displaystyle (\Delta (M) \over M_(0)-\ Delta (M))) και ο όρος D 0 E 0 (\displaystyle (D_(0) \over E_(0))) είναι ίδιοι για όλα τα δείγματα (και αυτά τα δείγματα διαφέρουν μόνο στο αρχικό περιεχόμενο του μητρικού ισοτόπου). Αυτή η γραμμή ονομάζεται ισόχρονη. Όσο μεγαλύτερη είναι η κλίση του ισόχρονου, τόσο μεγαλύτερη είναι η ηλικία του υπό μελέτη αντικειμένου. Εάν υπήρξε ανταλλαγή ύλης στην ιστορία του αντικειμένου, τα σημεία δεν βρίσκονται στην ίδια ευθεία γραμμή και αυτό δείχνει ότι σε αυτή την περίπτωση ο προσδιορισμός της ηλικίας είναι αναξιόπιστος.

Η μέθοδος isochron χρησιμοποιείται σε διάφορες μεθόδους χρονολόγησης με ραδιοϊσότοπο, όπως ρουβίδιο-στρόντιο, σαμάριο-νεοδύμιο και ουράνιο-μόλυβδος.

Θερμοκρασία κλεισίματος

Εάν ένα ορυκτό του οποίου το κρυσταλλικό πλέγμα δεν συγκρατεί ένα θυγατρικό νουκλίδιο θερμανθεί αρκετά ισχυρά, αυτό το νουκλίδιο θα διαχέεται προς τα έξω. Έτσι, το "ρολόι ραδιοϊσοτόπων" επαναρυθμίζεται: ο χρόνος που έχει περάσει από αυτή τη στιγμή λαμβάνεται ως αποτέλεσμα χρονολόγησης ραδιοϊσοτόπων. Όταν ψύχεται κάτω από μια ορισμένη θερμοκρασία, η διάχυση ενός δεδομένου νουκλεϊδίου σταματά: το ορυκτό γίνεται ένα κλειστό σύστημα σε σχέση με αυτό το νουκλίδιο. Η θερμοκρασία στην οποία συμβαίνει αυτό ονομάζεται θερμοκρασία κλεισίματος.

Οι θερμοκρασίες κλεισίματος ποικίλλουν πολύ μεταξύ των διαφόρων ορυκτών και των διαφορετικών στοιχείων που λαμβάνονται υπόψη. Για παράδειγμα, ο βιοτίτης αρχίζει να χάνει αισθητά αργό όταν θερμαίνεται στους 280±40 °C και το ζιρκόνιο χάνει μόλυβδο σε θερμοκρασίες πάνω από 950-1000 °C.

Μέθοδοι χρονολόγησης με ραδιοϊσότοπο

Χρησιμοποιούνται διάφορες μέθοδοι ραδιοϊσοτόπων που είναι κατάλληλες για διαφορετικά υλικά, διαφορετικά διαστήματα ηλικίας και έχουν διαφορετική ακρίβεια.

Μέθοδος ουρανίου-μόλυβδου

Η μέθοδος μολύβδου ουρανίου είναι μια από τις παλαιότερες και πιο καλά ανεπτυγμένες μεθόδους χρονολόγησης με ραδιοϊσότοπο και, όταν εκτελείται καλά, η πιο αξιόπιστη μέθοδος για δείγματα εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών. Σας επιτρέπει να έχετε ακρίβεια 0,1% και ακόμη καλύτερη. Είναι δυνατό να χρονολογηθούν και τα δύο δείγματα κοντά σε ηλικία με τη Γη και δείγματα μικρότερα από ένα εκατομμύριο χρόνια. Μεγαλύτερη αξιοπιστία και ακρίβεια επιτυγχάνεται με τη χρήση δύο ισοτόπων ουρανίου, οι αλυσίδες διάσπασης των οποίων καταλήγουν σε διαφορετικά ισότοπα μολύβδου, καθώς και λόγω ορισμένων ιδιοτήτων του ζιρκονίου, ενός ορυκτού που χρησιμοποιείται συνήθως για χρονολόγηση με μόλυβδο ουρανίου.

Χρησιμοποιούνται οι ακόλουθοι μετασχηματισμοί:

Μερικές φορές, εκτός από αυτά, χρησιμοποιείται η διάσπαση του θορίου-232 ( μέθοδος ουρανίου-θόριου-μόλυβδου):

Όλοι αυτοί οι μετασχηματισμοί συμβαίνουν σε πολλά στάδια, αλλά τα ενδιάμεσα νουκλίδια αποσυντίθενται πολύ πιο γρήγορα από τα μητρικά νουκλεΐδια.

Τις περισσότερες φορές, το ζιρκόνιο (ZrSiO 4) χρησιμοποιείται για χρονολόγηση με τη μέθοδο ουρανίου-μόλυβδου. σε ορισμένες περιπτώσεις - μοναζίτης, τιτανίτης, baddeleyite. λιγότερο συχνά, πολλά άλλα υλικά, όπως ο απατίτης, ο ασβεστίτης, ο αραγωνίτης, το οπάλιο και τα πετρώματα που αποτελούνται από ένα μείγμα διαφορετικών ορυκτών. Το ζιργκόν έχει μεγάλη αντοχή, αντοχή σε χημικές επιρροές, υψηλή θερμοκρασίακλείσιμο και είναι ευρέως διαδεδομένο σε πυριγενή πετρώματα. Στο δικό του κρυσταλλικού πλέγματοςΤο ουράνιο ενσωματώνεται εύκολα και ο μόλυβδος όχι, επομένως όλος ο μόλυβδος στο ζιρκόνιο μπορεί συνήθως να θεωρηθεί ραδιογόνος. Εάν είναι απαραίτητο, η ποσότητα του μη ραδιογόνου μολύβδου μπορεί να υπολογιστεί από την ποσότητα του μολύβδου-204, η οποία δεν σχηματίζεται κατά τη διάσπαση των ισοτόπων του ουρανίου.

Η χρήση δύο ισοτόπων ουρανίου, που διασπώνται σε διαφορετικά ισότοπα μολύβδου, καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό της ηλικίας ενός αντικειμένου ακόμη και αν χάσει μέρος του μολύβδου (για παράδειγμα, λόγω μεταμόρφωσης). Επιπλέον, μπορεί να προσδιοριστεί η ηλικία αυτού του μεταμορφωμένου γεγονότος.

Μέθοδος μολύβδου-μόλυβδου

Η μέθοδος μολύβδου-μόλυβδου χρησιμοποιείται συνήθως για τον προσδιορισμό της ηλικίας δειγμάτων που αποτελούνται από μείγμα ορυκτών (το πλεονέκτημά της σε τέτοιες περιπτώσεις έναντι της μεθόδου ουρανίου-μόλυβδου οφείλεται στην υψηλή κινητικότητα του ουρανίου). Αυτή η μέθοδος είναι κατάλληλη για χρονολόγηση μετεωριτών, καθώς και επίγειων πετρωμάτων που έχουν υποστεί πρόσφατη απώλεια ουρανίου. Βασίζεται στη μέτρηση τριών ισοτόπων μολύβδου: 206Pb (που σχηματίζεται από τη διάσπαση του 238U), 207Pb (που σχηματίζεται από τη διάσπαση των 235U) και 204Pb (μη ραδιογόνος).

Η μεταβολή της αναλογίας των συγκεντρώσεων ισοτόπων μολύβδου με την πάροδο του χρόνου προκύπτει από τις ακόλουθες εξισώσεις:

[ 207 P b ] t = [ 207 P b ] 0 + [ 235 U ] 0 (e λ 235 t − 1) (\displaystyle (\αριστερά[^(207)\mathrm (Pb) \right]_(t) )=(\left[^(207)\mathrm (Pb) \right]_(0))+(\left[^(235)\mathrm (U) \right]_(0))(\left(( e^(\λάμδα _(235)t)-1)\right))) [ 206 P b ] t = [ 206 P b ] 0 + [ 238 U ] 0 (e λ 238 t − 1) (\displaystyle ( \left[^(206)\mathrm (Pb) \right]_(t))=(\left[^(206)\mathrm (Pb) \right]_(0))+(\αριστερά[^(238 )\mathrm (U) \right]_(0))(\left((e^(\lambda _(238)t)-1)\right))) ,

όπου δείκτης t (\displaystyle t) σημαίνει τη συγκέντρωση του ισοτόπου τη στιγμή της μέτρησης και δείκτης 0 (\displaystyle 0) - την αρχική στιγμή.

Είναι βολικό να χρησιμοποιείτε όχι τις ίδιες τις συγκεντρώσεις, αλλά τις αναλογίες τους προς τη συγκέντρωση του μη ραδιογόνου ισοτόπου 204Pb.
Παράλειψη των αγκύλων:

(207 P b 204 P b) t = (207 P b 204 P b) 0 + (235 U 204 P b) (e λ 235 t − 1) (\displaystyle (\left((\frac (^(207)) \mathrm (Pb) )(^(204)\mathrm (Pb) ))\right)_(t))=(\left((\frac (^(207)\mathrm (Pb) )(^(204) \mathrm (Pb) ))\right)_(0))+(\left((\frac (^(235)\mathrm (U) )(^(204)\mathrm (Pb) ))\right)) (\left((e^(\lambda _(235)t)-1)\right))) (206 P b 204 P b) t = (206 P b 204 P b) 0 + (238 U 204 P b ) (e λ 238 t − 1) (\displaystyle (\left((\frac (^(206)\mathrm (Pb) )(^(204)\mathrm (Pb) ))\right)_(t)) =(\left((\frac (^(206)\mathrm (Pb) )(^(204)\mathrm (Pb) ))\right)_(0))+(\left((\frac (^( 238)\mathrm (U) )(^(204)\mathrm (Pb) ))\right))(\left((e^(\lambda _(238)t)-1)\right)))

Διαιρώντας την πρώτη από αυτές τις εξισώσεις με τη δεύτερη και λαμβάνοντας υπόψη ότι η σύγχρονη αναλογία των συγκεντρώσεων των μητρικών ισοτόπων ουρανίου 238U/235U είναι σχεδόν η ίδια για όλα τα γεωλογικά αντικείμενα (η αποδεκτή τιμή είναι 137,88), [Comm. 2] παίρνουμε:

(207 P b 204 P b) t − (207 P b 204 P b) 0 (206 P b 204 P b) t − (206 P b 204 P b) 0 = (1 137 , 88) (e λ 235 t − 1 e λ 238 t − 1) (\displaystyle (\frac (\left((\frac (^(207)\mathrm (Pb) )(^(204)\mathrm (Pb) ))\right)_( t)-\left((\frac (^(207)\mathrm (Pb) )(^(204)\mathrm (Pb) ))\right)_(0))(\left((\frac (^( 206)\mathrm (Pb) )(^(204)\mathrm (Pb) ))\right)_(t)-\left((\frac (^(206)\mathrm (Pb))(^(204) \mathrm (Pb) ))\right)_(0)))=(\left((\frac (1)(137,88))\right))(\left((\frac (e^(\lambda _( 235)t)-1)(e^(\λάμδα _(238)t)-1))\δεξιά)))

Στη συνέχεια, κατασκευάζεται ένα γράφημα με τις αναλογίες 207Pb/204Pb και 206Pb/204Pb κατά μήκος των αξόνων. Σε αυτό το γράφημα, τα σημεία που αντιστοιχούν σε δείγματα με διαφορετικές αρχικές αναλογίες U/Pb θα ευθυγραμμιστούν κατά μήκος μιας ευθείας γραμμής (ισόχρονη), η κλίση της οποίας δείχνει την ηλικία του δείγματος.

Ο χρόνος σχηματισμού πλανητών προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας τη μέθοδο μολύβδου-μόλυβδου ηλιακό σύστημα(δηλαδή η ηλικία της Γης). Αυτό έγινε για πρώτη φορά από την Claire Cameron Patterson το 1956 από μελέτες διαφορετικών τύπων μετεωριτών. Επειδή είναι θραύσματα πλανητοειδών που έχουν υποστεί βαρυτική διαφοροποίηση, διαφορετικοί μετεωρίτες έχουν διαφορετικές τιμές U/Pb, γεγονός που επιτρέπει την κατασκευή ενός ισόχρονου. Αποδείχθηκε ότι αυτό το ισόχρονο περιέχει επίσης ένα σημείο που αντιπροσωπεύει τη μέση αναλογία ισοτόπων μολύβδου για τη Γη. Σύγχρονη έννοιαηλικία της Γης - 4,54 ± 0,05 δισεκατομμύρια χρόνια.

Μέθοδος καλίου-αργού

Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί τη διάσπαση του ισοτόπου 40Κ, που είναι το 0,012% του φυσικού καλίου. Διασπάται κυρίως με δύο τρόπους [Κοιν. 3]:

• β−-διάσπαση (πιθανότητα 89,28(13)%, μερικός χρόνος ημιζωής [Comm. 4] 1,398 δισεκατομμύρια χρόνια):

• σύλληψη ηλεκτρονίων (πιθανότητα 10,72(13)%, μερικός χρόνος ημιζωής 11,64 δισεκατομμύρια χρόνια):

Ο χρόνος ημιζωής των 40K, λαμβάνοντας υπόψη και τις δύο διαδρομές αποσύνθεσης, είναι 1,248(3) δισεκατομμύρια χρόνια. Αυτό καθιστά δυνατή τη χρονολόγηση τόσο δειγμάτων με ηλικία ίση με την ηλικία της Γης όσο και δειγμάτων με ηλικία εκατοντάδων και μερικές φορές δεκάδων χιλιάδων ετών.

Το κάλιο είναι το 7ο πιο άφθονο στοιχείο στον φλοιό της γης και πολλά πυριγενή και ιζηματογενή πετρώματα περιέχουν ένας μεγάλος αριθμός απόαυτό το στοιχείο. Το κλάσμα του ισοτόπου 40Κ σε αυτό είναι σταθερό με καλή ακρίβεια. Η χρονολόγηση καλίου-αργού χρησιμοποιεί μια ποικιλία από μίκα, στερεοποιημένη λάβα, άστριο, ορυκτά αργίλου και πολλά άλλα ορυκτά και πετρώματα. Η στερεοποιημένη λάβα είναι επίσης κατάλληλη για παλαιομαγνητικές μελέτες. Επομένως, η μέθοδος καλίου-αργού (ακριβέστερα, η εκδοχή της - η μέθοδος αργού-αργού) είναι η κύρια μέθοδος για τη βαθμονόμηση της κλίμακας γεωμαγνητικής πολικότητας.

Το κύριο προϊόν αποσύνθεσης του καλίου-40 - 40 Ca - δεν διαφέρει από το συνηθισμένο (μη ραδιογόνο) ασβέστιο-40, το οποίο είναι συνήθως άφθονο στα μελετούμενα πετρώματα. Επομένως, συνήθως αναλύεται το περιεχόμενο ενός άλλου θυγατρικού ισοτόπου, του 40Ar. Δεδομένου ότι το αργό είναι αδρανές αέριο, εξατμίζεται εύκολα από τα πετρώματα όταν θερμαίνεται σε αρκετές εκατοντάδες βαθμούς. Αντίστοιχα, η χρονολόγηση καλίου-αργού δείχνει τον χρόνο της τελευταίας θέρμανσης του δείγματος σε τέτοιες θερμοκρασίες.

Το κύριο πρόβλημα για τη χρονολόγηση καλίου-αργού, όπως και για άλλες μεθόδους ραδιοϊσοτόπων, είναι η ανταλλαγή ύλης με το περιβάλλον και η δυσκολία προσδιορισμού της αρχικής σύνθεσης του δείγματος. Είναι σημαντικό το δείγμα να μην περιέχει αρχικά αργό, και στη συνέχεια να μην το χάνει και να μην έχει μολυνθεί από το ατμοσφαιρικό αργό. Μπορεί να γίνει διόρθωση για τη μόλυνση αυτή με βάση το γεγονός ότι στο ατμοσφαιρικό αργό υπάρχει, εκτός από το 40Ar, ένα άλλο ισότοπο (36Ar), αλλά λόγω της μικρής ποσότητας του (1/295 του συνόλου του αργού), η ακρίβεια του αυτή η διόρθωση είναι χαμηλή.

Υπάρχει μια βελτιωμένη έκδοση της μεθόδου καλίου-αργού - η μέθοδος 40Ar/39Ar ( μέθοδος αργού-αργού). Χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο, αντί για την περιεκτικότητα σε 40Κ, προσδιορίζεται η περιεκτικότητα σε 39Ar, η οποία σχηματίζεται από 39Κ κατά την τεχνητή ακτινοβολία νετρονίων. Η ποσότητα των 40Κ μπορεί να προσδιοριστεί αναμφίβολα από την ποσότητα των 39Κ λόγω της σταθερότητας της ισοτοπικής σύνθεσης του καλίου. Το πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου οφείλεται στο γεγονός ότι Χημικές ιδιότητεςΤο 39Ar και το 40Ar είναι πανομοιότυπα, επομένως η περιεκτικότητα αυτών των ισοτόπων μπορεί να προσδιοριστεί από ένα δείγμα δείγματος χρησιμοποιώντας την ίδια μέθοδο. Αλλά κάθε χρονολόγηση αργού-αργού απαιτεί βαθμονόμηση χρησιμοποιώντας ένα δείγμα γνωστής ηλικίας ακτινοβολημένο με την ίδια ροή νετρονίων.

Η σύγκριση των ημερομηνιών καλίου-αργού με χουρμάδες με μόλυβδο ουρανίου δείχνει ότι οι χουρμάδες καλίου-αργού είναι συνήθως περίπου 1% μικρότερες. Αυτό μάλλον οφείλεται σε ανακρίβεια αποδεκτή αξίαχρόνος ημιζωής καλίου-40.

Μέθοδος ρουβιδίου-στροντίου

Η αρχή της μεθόδου βασίζεται στη διάσπαση β- του ισοτόπου 87Rb και στη μετατροπή του στο σταθερό ισότοπο 87Sr:

37 87 R b → 38 87 S r + β − + ν ¯ e + Q ; (\displaystyle \mathrm (()_(37)^(87)Rb) \rightarrow \mathrm (()_(38)^(87)Sr) +(\beta )^(-)+(\bar (\ nu ))_(e)+Q\,;)

όπου ν μι- αντινετρίνο ηλεκτρονίων, Q- ενέργεια αποσύνθεσης. Ο χρόνος ημιζωής του ρουβιδίου-87 είναι 49,7 (3) δισεκατομμύρια χρόνια, η φυσική του ισοτοπική αφθονία είναι 27,83 (2)%. Η αφθονία του ρουβιδίου στα ορυκτά ορυκτών καθορίζεται, πρώτα απ 'όλα, από την εγγύτητα των ιοντικών ακτίνων Rb+ ( r= 0,148 nm) προς ιόντα K+ ( r= 0,133 nm). Αυτό επιτρέπει στο ιόν Rb να αντικαταστήσει το ιόν Κ σε όλα τα πιο σημαντικά ορυκτά που σχηματίζουν πετρώματα.

Η αφθονία του στροντίου καθορίζεται από την ικανότητα του ιόντος Sr2+ ( r= 0,113 nm) αντικαταστήστε το ιόν Ca2+ ( r= 0,101 nm), σε ορυκτά που περιέχουν ασβέστιο (κυρίως σε πλαγιόκλαση και απατίτη), καθώς και δυνατότητα ένταξής του στο πλέγμα άστρων καλίου στη θέση του ιόντος Κ+. Η συσσώρευση του στροντίου-87 στο ορυκτό συμβαίνει σύμφωνα με το νόμο

(87 S r 86 S r) t = (87 S r 86 S r) 0 + (87 R b 86 S r) t ⋅ (e λ t − 1) , (\displaystyle \left((\frac (^( 87)\mathrm (Sr) )(^(86)\mathrm (Sr) ))\right)_(t)=\left((\frac (^(87)\mathrm (Sr) )(^(86) \mathrm (Sr) ))\right)_(0)+\left((\frac (^(87)\mathrm (Rb) )(^(86)\mathrm (Sr) ))\right)_(t )\cdot \αριστερά(e^(\λάμδα t)-1\δεξιά),)

που είναι ο δείκτης t, όπως πάντα, αναφέρεται σε σύγχρονες σχέσειςσυγκεντρώσεις ισοτόπων στο ορυκτό, και 0 - προς τις αρχικές αναλογίες. Επίλυση αυτής της εξίσωσης για την ηλικία tσας επιτρέπει να γράψετε τη βασική εξίσωση της γεωχρονολογίας σε σχέση με τη μέθοδο Rb-Sr:

T = 1 λ ln⁡ ((87 S r 86 S r) t − (87 S r 86 S r) 0 (87 R b 86 S r) t + 1) , (\displaystyle t=(\frac (1) (\lambda ))\ln \left((\frac (\left((\frac (^(87)\mathrm (Sr) )(^(86)\mathrm (Sr) ))\right)_(t) -\left((\frac (^(87)\mathrm (Sr) )(^(86)\mathrm (Sr) ))\right)_(0))(\left((\frac (^(87) \mathrm (Rb) )(^(86)\mathrm (Sr) ))\right)_(t)))+1\right))

Η ισοτοπική αφθονία ραδιογονικών (87Sr) και μη ραδιογονικών (86Sr) ισοτόπων στροντίου που χρησιμοποιούνται στη μέθοδο είναι 7,00(1)% και 9,86(1)%, αντίστοιχα.

Μέθοδος σαμαρίου-νεοδυμίου

Το σαμάριο και το νεοδύμιο είναι στοιχεία σπανίων γαιών. Είναι λιγότερο κινητά από τα στοιχεία αλκαλίων και αλκαλικών γαιών όπως K, Rb, Sr κ.λπ. κατά την υδροθερμική αλλοίωση και τη χημική διάβρωση και μεταμόρφωση. Επομένως, η μέθοδος σαμαρίου-νεοδυμίου παρέχει πιο αξιόπιστη χρονολόγηση της ηλικίας των πετρωμάτων από τη μέθοδο ρουβιδίου-στροντίου. Η πρόταση για χρήση της μεθόδου Sm-Nd στη γεωχρονολογία έγινε για πρώτη φορά από τον G. Lugmair (1947). Έδειξε ότι η αναλογία 143Nd/144Nd είναι δείκτης αλλαγών στη σχετική αφθονία του 143Nd λόγω της διάσπασης του 147Sm. Ερευνητές από τις ΗΠΑ DePaolo και Wasserburg συνέβαλαν σημαντικά στην ανάπτυξη και εφαρμογή της μεθόδου Sm-Nd στη γεωλογική πρακτική και στην επεξεργασία των δεδομένων που ελήφθησαν. Το Σαμάριο έχει 7 φυσικά ισότοπα (βλ Ισότοπα σαμαριού), αλλά μόνο δύο από αυτά (147Sm και 148Sm[Κοιν. 5]) είναι ραδιενεργά. Το 147Sm μετατρέπεται, εκπέμποντας ένα σωματίδιο άλφα, σε 143Nd:

62 147 R b → 60 143 N d + α + Q ; (\displaystyle \mathrm (()_(62)^(147)Rb) \rightarrow \mathrm (()_(60)^(143)Nd) +(\alpha )+Q\,;)

Ο χρόνος ημιζωής του 147 Sm είναι πολύ μεγάλος - 106,6 (7) δισεκατομμύρια χρόνια. Η μέθοδος σαμαρίου-νεοδυμίου χρησιμοποιείται καλύτερα για τον υπολογισμό της ηλικίας βασικών και υπερβασικών πετρωμάτων, συμπεριλαμβανομένων των μεταμορφωμένων.

Μέθοδος ρηνίου-οσμίου

Η μέθοδος βασίζεται στη διάσπαση βήτα του ρηνίου-187 (χρόνος ημιζωής 43,3 (7) δισεκατομμύρια χρόνια, φυσική ισότοπη αφθονία η = 62,60 (2)%) σε όσμιο-187 (η = 1,96 (2)%). Η μέθοδος χρησιμοποιείται για τη χρονολόγηση μετεωριτών σιδήρου-νικελίου (το ρήνιο, ως σιδερόφιλο στοιχείο, τείνει να συγκεντρώνεται σε αυτούς) και εναποθέσεις μολυβδενίτη (ο μολυβδενίτης MoS 2 στον φλοιό της γης είναι ορυκτό συμπυκνωτή ρηνίου, όπως τα ορυκτά ταντάλιο και νιόβιο). Το όσμιο σχετίζεται με το ιρίδιο και βρίσκεται σχεδόν αποκλειστικά σε υπερμαφικά πετρώματα. Ισόχρονη εξίσωση για τη μέθοδο Re-Os:

(187 O s 186 O s) t = (187 O s 186 O s) 0 + (187 R e 186 O s) t ⋅ (e λ 187 t − 1) . (\displaystyle \left((\frac (^(187)\mathrm (Os) )(^(186)\mathrm (Os) ))\right)_(t)=\left((\frac (^(187 )\mathrm (Os) )(^(186)\mathrm (Os) ))\right)_(0)+\left((\frac (^(187)\mathrm (Re) )(^(186)\ mathrm (Os))\right)_(t)\cdot \left(e^(\lambda _(187)t)-1\right).)

Μέθοδος λουτέτιου-αφνίου

Η μέθοδος βασίζεται στη διάσπαση βήτα του λουτέτιου-176 (διάρκεια ημιζωής 36,84(18) δισεκατομμύρια χρόνια, φυσική ισότοπη αφθονία η = 2,599(13)%) σε άφνιο-176 (η = 5,26(7)%). Το άφνιο και το λουτέτιο έχουν σημαντικά διαφορετική γεωχημική συμπεριφορά. Βαρέα ορυκτά λανθανίδης όπως ο φεργουσονίτης, η ξενοτίμη κ.λπ., καθώς και ο απατίτης, ο ορθίτης και η σφαίνη είναι κατάλληλα για τη μέθοδο. Το άφνιο είναι ένα χημικό ανάλογο του ζιρκονίου και συγκεντρώνεται σε ζιρκόνια, επομένως τα ζιρκόνια δεν είναι κατάλληλα για αυτή τη μέθοδο. Ισόχρονη εξίσωση για τη μέθοδο λουτέτιου-αφνίου:

(176 H f 177 H f) t = (176 H f 177 H f) 0 + (176 L u 177 H f) t ⋅ (e λ 176 t − 1) . (\displaystyle \left((\frac (^(176)\mathrm (Hf) )(^(177)\mathrm (Hf) ))\right)_(t)=\left((\frac (^(176 )\mathrm (Hf) )(^(177)\mathrm (Hf) ))\right)_(0)+\left((\frac (^(176)\mathrm (Lu) )(^(177)\ mathrm (Hf))\right)_(t)\cdot \left(e^(\lambda _(176)t)-1\right).)

Μέθοδος ραδιοάνθρακα

Η μέθοδος βασίζεται στη διάσπαση του άνθρακα-14 και χρησιμοποιείται συχνότερα για αντικείμενα βιολογικής προέλευσης. Σας επιτρέπει να προσδιορίσετε το χρόνο που έχει περάσει από τον θάνατο ενός βιολογικού αντικειμένου και τη διακοπή της ανταλλαγής άνθρακα με την ατμοσφαιρική δεξαμενή. Η αναλογία άνθρακα-14 προς σταθερό άνθρακα (14C/12C ~ 10−10%) στην ατμόσφαιρα και στους ιστούς των ζώων και των φυτών που βρίσκονται σε ισορροπία ανταλλαγής μαζί του καθορίζεται από τη ροή των ταχέων νετρονίων στην ανώτερη ατμόσφαιρα. Τα νετρόνια που δημιουργούνται από τις κοσμικές ακτίνες αντιδρούν με τους πυρήνες του ατμοσφαιρικού αζώτου-14 σύμφωνα με την αντίδραση n + 7 14 N → 6 14 C + p , (\displaystyle n+\mathrm (^(14)_(7)N) \rightarrow \mathrm ( ^ (14)_(6)C) +p,) παράγοντας κατά μέσο όρο περίπου 7,5 kg άνθρακα-14 ετησίως. Ο χρόνος ημιζωής των 14 C είναι 5700 ± 30 χρόνια. Οι υπάρχουσες μέθοδοι καθιστούν δυνατό τον προσδιορισμό των συγκεντρώσεων ραδιοάνθρακα σε βιολογικά αντικείμενα σε επίπεδο περίπου 1000 φορές χαμηλότερο από την ατμοσφαιρική συγκέντρωση ισορροπίας, δηλαδή με ηλικία έως και 10 ημιζωές 14 C (περίπου 60 χιλιάδες χρόνια).

Σχετικά με την ακρίβεια της μεθόδου χρονολόγησης με ραδιοάνθρακα

Ό,τι μας έχει φτάσει από τον παγανισμό είναι τυλιγμένο σε πυκνή ομίχλη. ανήκει σε εκείνο το διάστημα επιβάρυνσης που δεν μπορούμε να μετρήσουμε. Γνωρίζουμε ότι είναι παλαιότερο από τον Χριστιανισμό, αλλά κατά δύο χρόνια, διακόσια χρόνια ή μια ολόκληρη χιλιετία - εδώ μπορούμε μόνο να μαντέψουμε. Rasmus Nierup, 1806.

Πολλοί από εμάς τρομοκρατούνται από την επιστήμη. Η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα, ως ένα από τα αποτελέσματα της ανάπτυξης της πυρηνικής φυσικής, είναι ένα παράδειγμα τέτοιου φαινομένου. Αυτή η μέθοδος έχει σπουδαίοςγια διαφορετικούς και ανεξάρτητους επιστημονικούς κλάδους όπως η υδρολογία, η γεωλογία, η ατμοσφαιρική επιστήμη και η αρχαιολογία. Ωστόσο, αφήνουμε την κατανόηση των αρχών της χρονολόγησης με ραδιοάνθρακα στους επιστήμονες και αποδεχόμαστε τυφλά τα συμπεράσματά τους από σεβασμό για την ακρίβεια του εξοπλισμού τους και θαυμασμό για την ευφυΐα τους.

Στην πραγματικότητα, οι αρχές της χρονολόγησης με ραδιενεργό άνθρακα είναι εκπληκτικά απλές και εύκολα προσβάσιμες. Επιπλέον, η ιδέα της χρονολόγησης με άνθρακα ως «ακριβής επιστήμη» είναι παραπλανητική, και στην πραγματικότητα, λίγοι επιστήμονες έχουν αυτήν την άποψη. Το πρόβλημα είναι ότι εκπρόσωποι πολλών επιστημονικών κλάδων που χρησιμοποιούν χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα για χρονολογικούς σκοπούς δεν κατανοούν τη φύση και τον σκοπό της. Ας το δούμε αυτό.

Αρχές Χρονολόγησης με Ραδιοάνθρακα
Ο William Frank Libby και τα μέλη της ομάδας του ανέπτυξαν τις αρχές της χρονολόγησης με ραδιενεργό άνθρακα τη δεκαετία του 1950. Μέχρι το 1960, το έργο τους είχε ολοκληρωθεί και τον Δεκέμβριο του ίδιου έτους, ο Λίμπι προτάθηκε για το Νόμπελ Χημείας. Ένας από τους επιστήμονες που συμμετείχαν στην υποψηφιότητά του σημείωσε:

«Σπάνια έχει συμβεί μια ανακάλυψη στον τομέα της χημείας να είχε τέτοιο αντίκτυπο διαφορετικές περιοχέςανθρώπινη γνώση. Πολύ σπάνια μια ανακάλυψη προσέλκυσε τόσο διαδεδομένο ενδιαφέρον».

Ο Λίμπι ανακάλυψε ότι το ασταθές ραδιενεργό ισότοπο του άνθρακα (C14) διασπάται με προβλέψιμο ρυθμό σε σταθερά ισότοπα άνθρακα (C12 και C13). Και τα τρία ισότοπα εμφανίζονται φυσικά στην ατμόσφαιρα στις ακόλουθες αναλογίες: C12 – 98,89%, C13 – 1,11% και C14 – 0,00000000010%.

Τα σταθερά ισότοπα άνθρακα C12 και C13 σχηματίστηκαν μαζί με όλα τα άλλα άτομα που αποτελούν τον πλανήτη μας, δηλαδή πριν από πολύ, πολύ καιρό. Το ισότοπο C14 σχηματίζεται σε μικροσκοπικές ποσότητες ως αποτέλεσμα του καθημερινού βομβαρδισμού της ηλιακής ατμόσφαιρας από τις κοσμικές ακτίνες. Όταν οι κοσμικές ακτίνες συγκρούονται με συγκεκριμένα άτομα, τα καταστρέφουν, με αποτέλεσμα τα νετρόνια αυτών των ατόμων να γίνονται ελεύθερα στην ατμόσφαιρα της γης.

Το ισότοπο C14 σχηματίζεται όταν ένα από αυτά τα ελεύθερα νετρόνια συντήκεται με τον πυρήνα ενός ατόμου αζώτου. Έτσι, ο ραδιοάνθρακας είναι ένα «ισότοπο Φρανκενστάιν», ένα κράμα διαφορετικών χημικών στοιχείων. Στη συνέχεια, τα άτομα C14, τα οποία σχηματίζονται με σταθερό ρυθμό, υφίστανται οξείδωση και διεισδύουν στη βιόσφαιρα μέσω της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης και της φυσικής τροφικής αλυσίδας.

Στους οργανισμούς όλων των έμβιων όντων, η αναλογία των ισοτόπων C12 και C14 είναι ίση με την ατμοσφαιρική αναλογία αυτών των ισοτόπων στη γεωγραφική τους περιοχή και διατηρείται από το ρυθμό του μεταβολισμού τους. Ωστόσο, μετά το θάνατο, οι οργανισμοί σταματούν να συσσωρεύουν άνθρακα και η συμπεριφορά του ισοτόπου C14 από αυτό το σημείο και μετά γίνεται ενδιαφέρουσα. Ο Libby βρήκε ότι ο χρόνος ημιζωής του C14 ήταν 5568 χρόνια. Μετά από άλλα 5568 χρόνια, τα μισά από τα υπόλοιπα άτομα του ισοτόπου διασπώνται.

Έτσι, δεδομένου ότι η αρχική αναλογία των ισοτόπων C12 προς C14 είναι μια γεωλογική σταθερά, η ηλικία ενός δείγματος μπορεί να προσδιοριστεί μετρώντας την ποσότητα του υπολειπόμενου ισοτόπου C14. Για παράδειγμα, εάν κάποια αρχική ποσότητα C14 υπάρχει στο δείγμα, τότε η ημερομηνία θανάτου του οργανισμού προσδιορίζεται από δύο ημιζωές (5568 + 5568), που αντιστοιχεί σε ηλικία 10.146 ετών.

Αυτή είναι η βασική αρχή της χρονολόγησης με ραδιενεργό άνθρακα ως αρχαιολογικό εργαλείο. Ο ραδιενεργός άνθρακας απορροφάται στη βιόσφαιρα. παύει να συσσωρεύεται με το θάνατο του οργανισμού και αποσυντίθεται με έναν ορισμένο ρυθμό που μπορεί να μετρηθεί.

Με άλλα λόγια, η αναλογία C14/C12 μειώνεται σταδιακά. Έτσι, παίρνουμε ένα «ρολόι» που αρχίζει να χτυπάει από τη στιγμή του θανάτου ενός ζωντανού όντος. Προφανώς αυτό το ρολόι λειτουργεί μόνο σε νεκρά σώματα που κάποτε ήταν ζωντανά όντα. Για παράδειγμα, δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό της ηλικίας των ηφαιστειακών πετρωμάτων.

Ο ρυθμός διάσπασης του C14 είναι τέτοιος ώστε το ήμισυ αυτής της ουσίας μετατρέπεται ξανά σε N14 εντός 5730 ± 40 ετών. Αυτή είναι η λεγόμενη «ημιζωή». Μετά από δύο ημιζωές, δηλαδή 11.460 χρόνια, θα παραμείνει μόνο το ένα τέταρτο της αρχικής ποσότητας. Έτσι, εάν η αναλογία C14/C12 σε ένα δείγμα είναι το ένα τέταρτο αυτής των σύγχρονων ζωντανών οργανισμών, το δείγμα είναι θεωρητικά 11.460 ετών. Είναι θεωρητικά αδύνατο να προσδιοριστεί η ηλικία αντικειμένων άνω των 50.000 ετών με τη μέθοδο του ραδιοάνθρακα. Επομένως, η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα δεν μπορεί να δείξει ηλικίες εκατομμυρίων ετών. Εάν το δείγμα περιέχει C14, αυτό δείχνει ήδη ότι η ηλικία του πιο λιγοεκατομμύρια χρόνια.

Ωστόσο, όλα δεν είναι τόσο απλά. Πρώτον, τα φυτά απορροφούν χειρότερα διοξείδιο του άνθρακα που περιέχει C14. Κατά συνέπεια, συσσωρεύουν λιγότερο από αυτό από το αναμενόμενο και ως εκ τούτου φαίνονται μεγαλύτερα από ό,τι είναι στην πραγματικότητα όταν δοκιμάζονται. Εξάλλου, διάφορα φυτάΤο C14 απορροφάται διαφορετικά και θα πρέπει να ληφθούν μέτρα για αυτό.2

Δεύτερον, η αναλογία C14/C12 στην ατμόσφαιρα δεν ήταν πάντα σταθερή - για παράδειγμα, μειώθηκε με την έναρξη της βιομηχανικής εποχής, όταν η καύση τεράστιων ποσοτήτων ορυκτών καυσίμων απελευθέρωσε μια μάζα διοξειδίου του άνθρακα που εξαντλήθηκε στο C14. Αντίστοιχα, οι οργανισμοί που πέθαναν κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου εμφανίζονται παλαιότεροι κατά τη χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα. Στη συνέχεια, υπήρξε μια αύξηση στο C14O 2 που σχετίζεται με πυρηνικές δοκιμές πάνω από το έδαφος στη δεκαετία του 1950,3 με αποτέλεσμα οι οργανισμοί που πέθαναν κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου να φαίνονται νεότεροι από ό,τι ήταν στην πραγματικότητα.

Οι μετρήσεις της περιεκτικότητας σε C14 σε αντικείμενα των οποίων η ηλικία έχει καθοριστεί επακριβώς από ιστορικούς (για παράδειγμα, κόκκοι σε τάφους με ένδειξη της ημερομηνίας ταφής) καθιστούν δυνατή την εκτίμηση του επιπέδου του C14 στην ατμόσφαιρα εκείνη την εποχή και, επομένως, εν μέρει «διορθώστε το ρολόι» του «ρολογιού» ​​ραδιοάνθρακα. Αντίστοιχα, η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα, που πραγματοποιήθηκε λαμβάνοντας υπόψη ιστορικά δεδομένα, μπορεί να δώσει πολύ καρποφόρα αποτελέσματα. Ωστόσο, ακόμη και με αυτό το «ιστορικό σκηνικό», οι αρχαιολόγοι δεν θεωρούν τις ημερομηνίες ραδιενεργού άνθρακα ως απόλυτες, λόγω συχνών ανωμαλιών. Βασίζονται περισσότερο σε μεθόδους χρονολόγησης που σχετίζονται με ιστορικά αρχεία.

Εκτός ιστορικών δεδομένων, ο «συντονισμός» του «ρολόι» C14 δεν είναι δυνατός

Στο εργαστήριο
Δεδομένων όλων αυτών των αδιαμφισβήτητων γεγονότων, είναι εξαιρετικά περίεργο να δούμε την ακόλουθη δήλωση στο περιοδικό Radiocarbon (το οποίο δημοσιεύει τα αποτελέσματα μελετών ραδιοανθράκων σε όλο τον κόσμο):

«Έξι αξιόπιστα εργαστήρια πραγματοποίησαν 18 αναλύσεις ηλικίας σε ξύλο από το Shelford στο Cheshire. Οι εκτιμήσεις κυμαίνονται από 26.200 έως 60.000 χρόνια (πριν από το παρόν), με εύρος 34.600 ετών».

Εδώ είναι ένα άλλο γεγονός: Αν και η θεωρία της χρονολόγησης με ραδιενεργό άνθρακα ακούγεται πειστική, όταν οι αρχές της εφαρμόζονται σε εργαστηριακά δείγματα, οι ανθρώπινοι παράγοντες μπαίνουν στο παιχνίδι. Αυτό οδηγεί σε σφάλματα, μερικές φορές πολύ σημαντικά. Επιπλέον, τα εργαστηριακά δείγματα μολύνονται από ακτινοβολία υποβάθρου, αλλοιώνοντας το υπολειπόμενο επίπεδο C14 που μετράται.

Όπως επεσήμανε ο Renfrew το 1973 και ο Taylor το 1986, η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα βασίζεται σε μια σειρά από αβάσιμες υποθέσεις που έγιναν από τον Libby κατά την ανάπτυξη της θεωρίας του. Για παράδειγμα, τα τελευταία χρόνια έχει γίνει πολλή συζήτηση για τον υποτιθέμενο χρόνο ημιζωής του C14 των 5.568 ετών. Σήμερα, οι περισσότεροι επιστήμονες συμφωνούν ότι ο Libby έκανε λάθος και ότι ο χρόνος ημιζωής του C14 είναι στην πραγματικότητα περίπου 5.730 χρόνια.Η απόκλιση των 162 ετών γίνεται σημαντική όταν χρονολογούνται δείγματα από χιλιάδες χρόνια πριν.

Αλλά μαζί με το Νόμπελ Χημείας, ο Λίμπι είχε απόλυτη εμπιστοσύνη στο νέο του σύστημα. Η χρονολόγηση του με ραδιοάνθρακα αρχαιολογικών δειγμάτων από Αρχαία Αίγυπτοςείχαν ήδη χρονολογηθεί επειδή οι αρχαίοι Αιγύπτιοι πρόσεχαν τη χρονολογία τους. Δυστυχώς, η ανάλυση ραδιοανθράκων έδωσε πολύ χαμηλή ηλικία, σε ορισμένες περιπτώσεις 800 χρόνια νεότερη από ό,τι σύμφωνα με το ιστορικό χρονικό. Αλλά ο Λίμπι κατέληξε σε ένα συγκλονιστικό συμπέρασμα:

«Η κατανομή των δεδομένων δείχνει ότι οι αρχαίες αιγυπτιακές ιστορικές ημερομηνίες πριν από τις αρχές της δεύτερης χιλιετίας π.Χ. είναι πολύ υψηλές και μπορεί να είναι 500 χρόνια παλαιότερες από τις πραγματικές ημερομηνίες στις αρχές της τρίτης χιλιετίας π.Χ.».

Πρόκειται για μια κλασική περίπτωση επιστημονικής έπαρσης και μιας τυφλής, σχεδόν θρησκευτικής πίστης στην υπεροχή των επιστημονικών μεθόδων έναντι των αρχαιολογικών. Ο Λίμπι έκανε λάθος· η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα τον είχε αποτύχει. Αυτό το πρόβλημα έχει πλέον επιλυθεί, αλλά η αυτοαποκαλούμενη φήμη της χρονολόγησης με άνθρακα εξακολουθεί να υπερβαίνει την αξιοπιστία της.

Η έρευνά μου δείχνει ότι υπάρχουν δύο σοβαρά προβλήματα με τη χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα που μπορεί να οδηγήσουν σε μεγάλες παρεξηγήσεις σήμερα. Αυτά είναι (1) μόλυνση των δειγμάτων και (2) αλλαγές στα ατμοσφαιρικά επίπεδα C14 σε γεωλογικές εποχές.

Πρότυπα χρονολόγησης με ραδιενεργό άνθρακα.

Η τιμή του προτύπου που υιοθετείται κατά τον υπολογισμό της ηλικίας ραδιοάνθρακα ενός δείγματος επηρεάζει άμεσα την τιμή που προκύπτει. Με βάση τα αποτελέσματα μιας λεπτομερούς ανάλυσης της δημοσιευμένης βιβλιογραφίας, διαπιστώθηκε ότι πολλά πρότυπα χρησιμοποιήθηκαν στη χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα. Τα πιο διάσημα από αυτά είναι το πρότυπο Anderson (12,5 dpm/g), το Libby standard (15,3 dpm/g) και το σύγχρονο πρότυπο (13,56 dpm/g).

Ραντεβού με το σκάφος του Φαραώ.

Το ξύλο του σκάφους του φαραώ Sesostris III ήταν χρονολογημένο με ραδιενεργό άνθρακα με βάση τρία πρότυπα. Κατά τη χρονολόγηση του ξύλου το 1949, με βάση το πρότυπο (12,5 dpm/g), λήφθηκε ηλικία ραδιενεργού άνθρακα 3700 +/- 50 BP έτη. Ο Λίμπι αργότερα χρονολόγησε το ξύλο με βάση το πρότυπο (15,3 dpm/g). Η ηλικία του ραδιοάνθρακα δεν έχει αλλάξει. Το 1955, ο Libby αναθεώρησε το ξύλο του σκάφους με βάση το πρότυπο (15,3 dpm/g) και απέκτησε ηλικία ραδιενεργού άνθρακα 3621 +/-180 BP έτη. Κατά τη χρονολόγηση του ξύλου του σκάφους το 1970, χρησιμοποιήθηκε το πρότυπο (13,56 dpm/g). Η ηλικία του ραδιοάνθρακα παρέμεινε σχεδόν αμετάβλητη και ανήλθε σε 3640 BP έτη. Τα πραγματικά στοιχεία που παρέχουμε για τη χρονολόγηση του σκάφους του Φαραώ μπορούν να ελεγχθούν χρησιμοποιώντας τους αντίστοιχους συνδέσμους σε επιστημονικές δημοσιεύσεις.

Θέμα τιμής.

Λήψη σχεδόν της ίδιας ηλικίας ραδιοάνθρακα με το ξύλο του σκάφους του Φαραώ: 3621-3700 BP έτη με βάση εφαρμογή τριώνπρότυπα, οι τιμές των οποίων διαφέρουν σημαντικά, είναι φυσικά αδύνατο. Η χρήση του προτύπου (15,3 dpm/g) αυξάνει αυτόματα την ηλικία του χρονολογημένου δείγματος κατά 998 έτη, σε σύγκριση με το πρότυπο (13,56 dpm/g), και κατά 1668 έτη, σε σύγκριση με το πρότυπο (12,5 dpm/g). Υπάρχουν μόνο δύο τρόποι εξόδου από αυτήν την κατάσταση. Αναγνώριση ότι:

Κατά τη χρονολόγηση του ξύλου του σκάφους του Φαραώ Sesostris III, έγιναν χειρισμοί με πρότυπα (το ξύλο, αντίθετα με τις δηλώσεις, χρονολογήθηκε με βάση το ίδιο πρότυπο).

Μαγικό σκάφος του Φαραώ Sesostris III.

Συμπέρασμα.

Η ουσία των εξεταζόμενων φαινομένων, που ονομάζονται χειρισμοί, εκφράζεται με μία λέξη - παραποίηση.

Μετά τον θάνατο, η περιεκτικότητα σε C12 παραμένει σταθερή, αλλά η περιεκτικότητα σε C14 μειώνεται

Μόλυνση δειγμάτων
Η Mary Levine εξηγεί:

«Μόλυνση είναι η παρουσία σε δείγμα οργανικού υλικού ξένης προέλευσης που δεν σχηματίστηκε με το υλικό δείγματος».

Σε πολλές φωτογραφίες πρώιμη περίοδοΗ χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα απεικονίζει επιστήμονες να καπνίζουν τσιγάρα ενώ συλλέγουν ή επεξεργάζονται δείγματα. Όχι και πολύ έξυπνοι από αυτούς! Όπως επισημαίνει ο Renfrew, «ρίξτε μια πρέζα στάχτη στα δείγματά σας καθώς προετοιμάζονται για ανάλυση και θα λάβετε την ηλικία ραδιενεργού άνθρακα του καπνού από τον οποίο κατασκευάστηκε το τσιγάρο σας».

Αν και μια τέτοια μεθοδολογική ανικανότητα θεωρείται απαράδεκτη σήμερα, τα αρχαιολογικά δείγματα εξακολουθούν να υποφέρουν από μόλυνση. Γνωστά είδηΟι προσμείξεις και ο τρόπος καταπολέμησής τους συζητούνται σε ένα άρθρο του Taylor (1987). Χωρίζει τους ρύπους σε τέσσερις κύριες κατηγορίες: 1) φυσικώς αφαιρούμενες, 2) διαλυτές σε οξύ, 3) διαλυτές σε αλκάλια, 4) διαλυτές σε διαλύτες. Όλες αυτές οι προσμείξεις, εάν δεν εξαλειφθούν, επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό τον εργαστηριακό προσδιορισμό της ηλικίας του δείγματος.

Ο H. E. Gove, ένας από τους εφευρέτες της μεθόδου φασματομετρίας μάζας επιταχυντή (AMS), ο ραδιοάνθρακας χρονολόγησε τη Σινδόνη του Τορίνο. Κατέληξε στο συμπέρασμα ότι οι υφασμάτινες ίνες που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή του σάβανου χρονολογούνται από το 1325.

Αν και ο Gove και οι συνάδελφοί του είναι αρκετά σίγουροι για την αυθεντικότητα της αποφασιστικότητάς τους, πολλοί, για προφανείς λόγους, θεωρούν την εποχή της Σινδόνης του Τορίνο πολύ πιο σεβαστή. Ο Γκόουβ και οι συνεργάτες του έδωσαν την κατάλληλη απάντηση σε όλους τους επικριτές, και αν έπρεπε να κάνω μια επιλογή, θα τολμούσα να πω ότι η επιστημονική χρονολόγηση της Σινδόνης του Τορίνο είναι πιθανότατα ακριβής. Αλλά είτε έτσι είτε αλλιώς, η θύελλα κριτικής που έχει πέσει στο συγκεκριμένο έργο δείχνει πόσο δαπανηρό μπορεί να είναι ένα λάθος χρονολόγησης άνθρακα και πόσο καχύποπτοι είναι ορισμένοι επιστήμονες για τη μέθοδο.

Υποστηρίχθηκε ότι τα δείγματα μπορεί να είχαν μολυνθεί από νεότερο οργανικό άνθρακα. Οι μέθοδοι καθαρισμού μπορεί να έχουν χάσει ίχνη σύγχρονων ρύπων. Ο Robert Hedges του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης σημειώνει ότι

«Ένα μικρό συστηματικό λάθος δεν μπορεί να αποκλειστεί εντελώς».

Αναρωτιέμαι αν θα αποκαλούσε «μικρό συστηματικό σφάλμα» την ασυμφωνία στις ημερομηνίες που λήφθηκαν από διαφορετικά εργαστήρια στο δείγμα ξύλου Shelford; Δεν φαίνεται σαν να ξεγελιόμαστε για άλλη μια φορά από την επιστημονική ρητορική και να πιστεύουμε ότι οι υπάρχουσες μέθοδοι είναι τέλειες;

Ο Leoncio Garza-Valdez έχει σίγουρα αυτή τη γνώμη σε σχέση με τη χρονολόγηση της Σινδόνης του Τορίνο. Όλοι οι αρχαίοι ιστοί καλύπτονται με ένα βιοπλαστικό φιλμ ως αποτέλεσμα της βακτηριακής δραστηριότητας, η οποία, σύμφωνα με τον Garza-Valdez, προκαλεί σύγχυση στον αναλυτή ραδιοανθράκων. Στην πραγματικότητα, η Σινδόνη του Τορίνο μπορεί κάλλιστα να είναι 2000 ετών, αφού η χρονολόγησή της με ραδιενεργό άνθρακα δεν μπορεί να θεωρηθεί οριστική. Απαιτείται περαιτέρω έρευνα. Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι ο Gove (αν και διαφωνεί με τον Garza-Valdez) συμφωνεί ότι μια τέτοια κριτική δικαιολογεί νέα έρευνα.

Κύκλος ραδιοανθράκων (14C) στην ατμόσφαιρα, την υδρόσφαιρα και τη βιόσφαιρα της Γης

Επίπεδο C14 στην ατμόσφαιρα της γης
Σύμφωνα με την «αρχή του ταυτόχρονου» του Λίμπι, το επίπεδο του C14 σε οποιαδήποτε δεδομένη γεωγραφική περιοχή είναι σταθερό σε όλη τη γεωλογική ιστορία. Αυτή η υπόθεση ήταν ζωτικής σημασίας για την αξιοπιστία της χρονολόγησης με ραδιενεργό άνθρακα στην πρώιμη ανάπτυξή της. Πράγματι, για να μετρήσετε αξιόπιστα τα υπολειμματικά επίπεδα C14, πρέπει να γνωρίζετε πόσο από αυτό το ισότοπο υπήρχε στο σώμα τη στιγμή του θανάτου. Αλλά αυτή η υπόθεση, σύμφωνα με τον Renfrew, είναι ψευδής:

«Ωστόσο, είναι πλέον γνωστό ότι η αναλογική αναλογία ραδιοάνθρακα προς το συνηθισμένο C12 δεν παρέμεινε σταθερή με την πάροδο του χρόνου και ότι πριν από το 1000 π.Χ. οι αποκλίσεις είναι τόσο μεγάλες που οι ημερομηνίες ραδιοάνθρακα μπορεί να διαφέρουν σημαντικά από την πραγματικότητα».

Δενδρολογικές μελέτες (η μελέτη των δακτυλίων των δέντρων) δείχνουν πειστικά ότι το επίπεδο του C14 στην ατμόσφαιρα της Γης έχει υποστεί σημαντικές διακυμάνσεις τα τελευταία 8.000 χρόνια. Αυτό σημαίνει ότι ο Λίμπι επέλεξε μια ψευδή σταθερά και η έρευνά του βασίστηκε σε λανθασμένες υποθέσεις.

Το πεύκο του Κολοράντο, που αναπτύσσεται στις νοτιοδυτικές περιοχές των Ηνωμένων Πολιτειών, μπορεί να είναι αρκετών χιλιάδων ετών. Μερικά δέντρα που ζουν ακόμα σήμερα γεννήθηκαν πριν από 4.000 χρόνια. Επιπλέον, χρησιμοποιώντας κορμούς που συλλέχθηκαν από τα μέρη όπου αναπτύχθηκαν αυτά τα δέντρα, είναι δυνατό να επεκταθεί το ρεκόρ των δέντρων για άλλα 4.000 χρόνια. Άλλα μακρόβια δέντρα χρήσιμα για δενδρολογική έρευνα περιλαμβάνουν τη βελανιδιά και το κοκκινόξυλο της Καλιφόρνια.

Όπως γνωρίζετε, κάθε χρόνο ένας νέος δακτύλιος ανάπτυξης μεγαλώνει σε ένα κομμάτι ενός ζωντανού κορμού δέντρου. Μετρώντας τους δακτυλίους ανάπτυξης, μπορείτε να μάθετε την ηλικία του δέντρου. Είναι λογικό να υποθέσουμε ότι το επίπεδο του C14 σε ένα δακτύλιο δέντρου ηλικίας 6000 ετών θα είναι παρόμοιο με το επίπεδο του C14 στη σύγχρονη ατμόσφαιρα. Αλλά αυτό δεν είναι αλήθεια.

Για παράδειγμα, η ανάλυση των δακτυλίων των δέντρων έδειξε ότι το επίπεδο του C14 στην ατμόσφαιρα της γης πριν από 6.000 χρόνια ήταν σημαντικά υψηλότερο από τώρα. Κατά συνέπεια, τα δείγματα ραδιενεργού άνθρακα που χρονολογούνται σε αυτήν την ηλικία βρέθηκαν να είναι αισθητά νεότερα από ό,τι στην πραγματικότητα, με βάση δενδρολογική ανάλυση. Χάρη στο έργο του Hans Suisse, συντάχθηκαν διαγράμματα διόρθωσης επιπέδου C14 για να αντισταθμίσουν τις διακυμάνσεις του στην ατμόσφαιρα σε διαφορετικές χρονικές περιόδους. Ωστόσο, αυτό μείωσε σημαντικά την αξιοπιστία της χρονολόγησης με ραδιενεργό άνθρακα δειγμάτων παλαιότερων των 8.000 ετών. Απλώς δεν έχουμε δεδομένα για την περιεκτικότητα της ατμόσφαιρας σε ραδιενεργό άνθρακα πριν από αυτήν την ημερομηνία.

Φασματόμετρο μάζας επιταχυντή στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα (Tucson, Αριζόνα, ΗΠΑ) που κατασκευάζεται από την National Electrostatics Corporation: a – διάγραμμα, b – πίνακας ελέγχου και πηγή ιόντων C, c – δεξαμενή επιταχυντή, d – ανιχνευτής ισοτόπων άνθρακα. Φωτογραφία J.S. Burra

Όταν η καθιερωμένη «ηλικία» διαφέρει από αυτό που αναμενόταν, οι ερευνητές βρίσκουν γρήγορα έναν λόγο να κηρύξουν το αποτέλεσμα της χρονολόγησης άκυρο. Ο εκτεταμένος επιπολασμός αυτών των μεταγενέστερων στοιχείων δείχνει ότι η ραδιομετρική χρονολόγηση έχει σοβαρά προβλήματα. Η Woodmorappe δίνει εκατοντάδες παραδείγματα με τα κόλπα στα οποία καταφεύγουν οι ερευνητές όταν προσπαθούν να εξηγήσουν «ακατάλληλες» τιμές ηλικίας.

Έτσι, οι επιστήμονες αναθεώρησαν την ηλικία των απολιθωμάτων Australopithecus ramidus. 9 Τα περισσότερα από τα δείγματα βασάλτη που βρίσκονται πιο κοντά στα στρώματα στα οποία βρέθηκαν αυτά τα απολιθώματα έχουν ηλικία αργού-αργού περίπου 23 εκατομμυρίων ετών. Οι συγγραφείς αποφάσισαν ότι αυτός ο αριθμός ήταν «πολύ υψηλός» με βάση την κατανόησή τους για τη θέση των απολιθωμάτων στο παγκόσμιο εξελικτικό σχήμα. Εξέτασαν τον βασάλτη που βρισκόταν μακριά από τα απολιθώματα και, επιλέγοντας 17 από τα 26 δείγματα, κατέληξαν σε μια αποδεκτή μέγιστη ηλικία 4,4 εκατομμυρίων ετών. Τα υπόλοιπα εννέα δείγματα έδειξαν και πάλι πολύ μεγαλύτερη ηλικία, αλλά οι πειραματιστές αποφάσισαν ότι το θέμα οφειλόταν σε μόλυνση του βράχου και απέρριψαν αυτά τα δεδομένα. Έτσι, οι μέθοδοι ραδιομετρικής χρονολόγησης επηρεάζονται σημαντικά από την κυρίαρχη κοσμοθεωρία των «μακρών εποχών» στους επιστημονικούς κύκλους.

Μια παρόμοια ιστορία σχετίζεται με τον προσδιορισμό της ηλικίας ενός κρανίου πρωτευόντων (αυτό το κρανίο είναι γνωστό ως δείγμα KNM-ER 1470).10, 11 Το αρχικό αποτέλεσμα ήταν 212–230 εκατομμύρια χρόνια, το οποίο, με βάση τα απολιθώματα,διαπιστώθηκε ότι ήταν λανθασμένο («δεν υπήρχαν άνθρωποι εκείνη την εποχή»), μετά από το οποίο έγιναν προσπάθειες να προσδιοριστεί η ηλικία των ηφαιστειακών πετρωμάτων στην περιοχή αυτή. Λίγα χρόνια αργότερα, μετά τη δημοσίευση πολλών διαφορετικών ερευνητικών αποτελεσμάτων, «συμφώνησαν» στον αριθμό των 2,9 εκατομμυρίων ετών (αν και αυτές οι μελέτες περιελάμβαναν επίσης τον διαχωρισμό των «καλών» αποτελεσμάτων από τα «κακά» - όπως στην περίπτωση του Australopithecus ramidus).

Βασισμένοι σε προκατασκευασμένες ιδέες για την ανθρώπινη εξέλιξη, οι ερευνητές δεν μπορούσαν να συμβιβαστούν με την ιδέα ότι το κρανίο 1470 "τόσο μεγάλος." Αφού μελέτησαν απολιθώματα χοίρων στην Αφρική, οι ανθρωπολόγοι πίστευαν εύκολα ότι το κρανίο 1470 στην πραγματικότητα πολύ νεότερος. Αφού η επιστημονική κοινότητα καθιερώθηκε σε αυτή τη γνώμη, περαιτέρω μελέτες πετρωμάτων μείωσαν περαιτέρω τη ραδιομετρική ηλικία αυτού του κρανίου - σε 1,9 εκατομμύρια χρόνια - και πάλι βρέθηκαν δεδομένα που «επιβεβαίωσαν» αλλοαριθμός. Αυτό είναι το «ραδιομετρικό παιχνίδι γνωριμιών»...

Δεν ισχυριζόμαστε ότι οι εξελικτικοί συνωμότησαν για να προσαρμόσουν όλα τα δεδομένα στο πιο βολικό αποτέλεσμα για τους εαυτούς τους. Φυσικά, αυτό δεν συμβαίνει συνήθως. Το πρόβλημα είναι διαφορετικό: όλα τα δεδομένα παρατήρησης πρέπει να αντιστοιχούν στο κυρίαρχο παράδειγμα στην επιστήμη. Αυτό το παράδειγμα - ή μάλλον η πίστη σε εκατομμύρια χρόνια εξέλιξης από το μόριο στον άνθρωπο - είναι τόσο σταθερά εδραιωμένο στο μυαλό που κανείς δεν επιτρέπει στον εαυτό του να το αμφισβητήσει. Αντίθετα, μιλούν για το «γεγονός» της εξέλιξης. Είναι κάτω από αυτό το παράδειγμα που πρέπειταιριάζει απολύτως σε όλες τις παρατηρήσεις. Ως αποτέλεσμα, οι ερευνητές που φαίνονται στο κοινό ως «αντικειμενικοί και αμερόληπτοι επιστήμονες» ασυνείδητα επιλέγουν παρατηρήσεις που συνάδουν με την πίστη στην εξέλιξη.

Δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι το παρελθόν είναι απρόσιτο για την κανονική πειραματική έρευνα (μια σειρά πειραμάτων που διεξάγονται στο παρόν). Οι επιστήμονες δεν μπορούν να πειραματιστούν με γεγονότα που συνέβησαν κάποτε. Δεν είναι η ηλικία των πετρωμάτων που μετράται - οι συγκεντρώσεις των ισοτόπων μετρώνται και μπορούν να μετρηθούν με υψηλή ακρίβεια. Αλλά η «ηλικία» καθορίζεται λαμβάνοντας υπόψη υποθέσεις για το παρελθόν, οι οποίες δεν μπορούν να αποδειχθούν.

Πρέπει πάντα να θυμόμαστε τα λόγια του Θεού στον Ιώβ: «Πού ήσουν όταν έβαλα τα θεμέλια της γης;»(Ιώβ 38:4).

Όσοι ασχολούνται με την άγραφη ιστορία συλλέγουν πληροφορίες στο παρόν και έτσι προσπαθούν να ανασυνθέσουν το παρελθόν. Ταυτόχρονα, το επίπεδο των απαιτήσεων για αποδεικτικά στοιχεία είναι πολύ χαμηλότερο από ό,τι στις εμπειρικές επιστήμες, όπως η φυσική, η χημεία, η μοριακή βιολογία, η φυσιολογία κ.λπ.

William ( Ουίλιαμς), ειδικός στον μετασχηματισμό ραδιενεργών στοιχείων στο περιβάλλον, εντόπισε 17 ελαττώματα στις μεθόδους χρονολόγησης ισοτόπων (τα αποτελέσματα αυτής της χρονολόγησης οδήγησαν στη δημοσίευση τριών πολύ αξιοσέβαστων έργων, τα οποία επέτρεψαν τον προσδιορισμό της ηλικίας της Γης περίπου 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια).12 Ο John Woodmorappe επικρίνει δριμύτατα αυτές τις μεθόδους χρονολόγησης8 και αποκαλύπτει εκατοντάδες μύθους που σχετίζονται με αυτές. Υποστηρίζει πειστικά ότι τα λίγα «καλά» αποτελέσματα που απομένουν μετά το φιλτράρισμα των «κακών» δεδομένων μπορούν εύκολα να εξηγηθούν από μια τυχερή σύμπτωση.

«Τι ηλικία προτιμάς;»

Τα ερωτηματολόγια που προσφέρονται από εργαστήρια ραδιοϊσοτόπων συνήθως ρωτούν, "Ποια πιστεύετε ότι πρέπει να είναι η ηλικία αυτού του δείγματος;" Ποια είναι όμως αυτή η ερώτηση; Δεν θα χρειαζόταν αν οι τεχνικές γνωριμιών ήταν απολύτως αξιόπιστες και αντικειμενικές. Αυτό οφείλεται πιθανώς στο ότι τα εργαστήρια γνωρίζουν τον επιπολασμό των ανώμαλων αποτελεσμάτων και ως εκ τούτου προσπαθούν να καταλάβουν πόσο «καλά» είναι τα δεδομένα που λαμβάνουν.

Δοκιμές ραδιομετρικών μεθόδων χρονολόγησης

Εάν οι μέθοδοι ραδιομετρικής χρονολόγησης μπορούσαν πραγματικά να προσδιορίσουν αντικειμενικά την ηλικία των πετρωμάτων, θα λειτουργούσαν επίσης σε καταστάσεις όπου γνωρίζουμε την ακριβή ηλικία. Επιπλέον, διαφορετικές μέθοδοι θα έδιναν σταθερά αποτελέσματα.

Οι μέθοδοι γνωριμιών πρέπει να δείχνουν αξιόπιστα αποτελέσματα για αντικείμενα γνωστής ηλικίας

Υπάρχουν πολλά παραδείγματα όπου οι μέθοδοι ραδιομετρικής χρονολόγησης καθόρισαν εσφαλμένα την ηλικία των πετρωμάτων (αυτή η ηλικία ήταν επακριβώς γνωστή εκ των προτέρων). Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι η χρονολόγηση με κάλιο-αργό πέντε ανδεσιτικών ροών λάβας από το όρος Ngauruhoe στη Νέα Ζηλανδία. Αν και ήταν γνωστό ότι η λάβα έρεε μία φορά το 1949, τρεις φορές το 1954 και άλλη μία φορά το 1975, οι «καθιερωμένες ηλικίες» κυμαίνονταν από 0,27 έως 3,5 εκατομμύρια χρόνια.

Η ίδια αναδρομική μέθοδος οδήγησε στην ακόλουθη εξήγηση: όταν το πέτρωμα σκλήρυνε, παρέμενε «επιπλέον» αργό σε αυτό λόγω του μάγματος (λιωμένο πέτρωμα). Η κοσμική επιστημονική βιβλιογραφία παρέχει πολυάριθμα παραδείγματα για το πώς η περίσσεια αργού καταλήγει σε «έξτρα εκατομμύρια χρόνια» όταν χρονολογούνται πετρώματα γνωστής ιστορικής ηλικίας.14 Η πηγή περίσσειας αργού φαίνεται να είναι πάνω μέροςο μανδύας της Γης, που βρίσκεται ακριβώς κάτω από τον φλοιό της Γης. Αυτό είναι αρκετά συνεπές με τη θεωρία της "νεαρής Γης" - το αργό είχε πολύ λίγο χρόνο, απλά δεν είχε χρόνο να απελευθερωθεί. Αλλά αν μια περίσσεια αργού οδήγησε σε τέτοια κραυγαλέα λάθη στη χρονολόγηση των βράχων διάσημοςηλικία, γιατί πρέπει να εμπιστευόμαστε την ίδια μέθοδο όταν χρονολογούμε βράχους των οποίων η ηλικία άγνωστος?!

Άλλες μέθοδοι —ιδιαίτερα η χρήση ισοχρονίων— περιλαμβάνουν διάφορες υποθέσεις σχετικά με τις αρχικές συνθήκες. Αλλά οι επιστήμονες είναι όλο και περισσότερο πεπεισμένοι ότι ακόμη και τέτοιες «αξιόπιστες» μέθοδοι οδηγούν επίσης σε «κακά» αποτελέσματα. Και εδώ, η επιλογή των δεδομένων βασίζεται στην υπόθεση του ερευνητή για την ηλικία μιας συγκεκριμένης ράτσας.

Ο Δρ Στιβ Όστιν (Στιβ Όστιν), ένας γεωλόγος, έλαβε δείγμα βασάλτη από τα κατώτερα στρώματα του Grand Canyon και από ροές λάβας στο χείλος του φαραγγιού.17 Σύμφωνα με την εξελικτική λογική, ο βασάλτης στο χείλος του φαραγγιού θα πρέπει να είναι ένα δισεκατομμύριο χρόνια νεότερος από τον βασάλτη στα βάθη. Η τυπική εργαστηριακή ανάλυση ισοτόπων χρησιμοποιώντας ισόχρονη χρονολόγηση ρουβιδίου-στροντίου έδειξε ότι η ροή της λάβας ήταν σχετικά πρόσφατη πριν από 270 εκατομμύρια χρόνια. Παλαιότεραβασάλτης από τα βάθη του Γκραν Κάνυον - κάτι που φυσικά είναι απολύτως αδύνατο!

Μεθοδολογικά προβλήματα

Αρχικά, η ιδέα του Libby βασίστηκε στις ακόλουθες υποθέσεις:

1. Ο 14C σχηματίζεται στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας υπό την επίδραση των κοσμικών ακτίνων, στη συνέχεια αναμιγνύεται στην ατμόσφαιρα και γίνεται μέρος του διοξειδίου του άνθρακα. Επιπλέον, το ποσοστό των 14 C στην ατμόσφαιρα είναι σταθερό και δεν εξαρτάται από τον χρόνο ή τον τόπο, παρά την ετερογένεια της ίδιας της ατμόσφαιρας και τη διάσπαση των ισοτόπων.
2. Ο ρυθμός ραδιενεργού διάσπασης είναι σταθερός, μετρούμενος με χρόνο ημιζωής 5568 ετών (υποτίθεται ότι κατά τη διάρκεια αυτού του χρόνου τα μισά από τα ισότοπα 14C μετατρέπονται σε 14N).
3. Οι ζωικοί και φυτικοί οργανισμοί χτίζουν το σώμα τους από διοξείδιο του άνθρακα που εξάγεται από την ατμόσφαιρα και τα ζωντανά κύτταρα περιέχουν το ίδιο ποσοστό του ισοτόπου 14C που βρίσκεται στην ατμόσφαιρα.
4. Με τον θάνατο ενός οργανισμού, τα κύτταρά του εγκαταλείπουν τον κύκλο του μεταβολισμού του άνθρακα, αλλά τα άτομα του ισοτόπου 14C συνεχίζουν να μετατρέπονται σε άτομα του σταθερού ισοτόπου 12C σύμφωνα με τον εκθετικό νόμο της ραδιενεργής διάσπασης, ο οποίος μας επιτρέπει να υπολογίσουμε το χρόνο που έχει περάσει από τον θάνατο του οργανισμού. Αυτός ο χρόνος ονομάζεται «εποχή ραδιοανθράκων» (ή «Ηλικία RU» για συντομία).

Αυτή η θεωρία, καθώς συσσωρεύτηκε υλικό, άρχισε να έχει αντιπαραδείγματα: η ανάλυση των πρόσφατα νεκρών οργανισμών δίνει μερικές φορές μια πολύ αρχαία ηλικία ή, αντίθετα, ένα δείγμα περιέχει τόσο τεράστια ποσότητα ισοτόπου που οι υπολογισμοί δίνουν αρνητική ηλικία RU. Ορισμένα προφανώς αρχαία αντικείμενα είχαν νεαρή ηλικία RU (τέτοια αντικείμενα δηλώθηκαν ως όψιμα πλαστά). Ως αποτέλεσμα, αποδείχθηκε ότι η ηλικία RU δεν συμπίπτει πάντα με την πραγματική ηλικία σε περιπτώσεις όπου μπορεί να επαληθευτεί η πραγματική ηλικία. Τέτοια γεγονότα οδηγούν σε εύλογες αμφιβολίες σε περιπτώσεις όπου η μέθοδος ακτίνων Χ χρησιμοποιείται για χρονολόγηση οργανικών αντικειμένων άγνωστης ηλικίας και η χρονολόγηση με ακτίνες Χ δεν μπορεί να επαληθευτεί. Οι περιπτώσεις λανθασμένου προσδιορισμού της ηλικίας εξηγούνται από τις ακόλουθες γνωστές ελλείψεις της θεωρίας του Libby (αυτοί και άλλοι παράγοντες αναλύονται στο βιβλίο του M. M. Postnikov «Κριτική μελέτη της χρονολογίας του αρχαίου κόσμου, σε 3 τόμους», - Μ.: Kraft+Lean, 2000, στον τόμο 1, σελ. 311-318, γραμμένο το 1978):

1. Μεταβλητότητα στο ποσοστό των 14C στην ατμόσφαιρα. Η περιεκτικότητα σε 14C εξαρτάται από τον κοσμικό παράγοντα (την ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας) και τον επίγειο παράγοντα (είσοδος «παλαιού» άνθρακα στην ατμόσφαιρα λόγω της καύσης και της αποσύνθεσης της αρχαίας οργανικής ύλης, η εμφάνιση νέων πηγών ραδιενέργειας και διακυμάνσεις στο μαγνητικό πεδίο της Γης). Μια αλλαγή αυτής της παραμέτρου κατά 20% συνεπάγεται σφάλμα στην ηλικία RU σχεδόν 2 χιλιάδων ετών.
2. Η ομοιόμορφη κατανομή του 14C στην ατμόσφαιρα δεν έχει αποδειχθεί. Ο ρυθμός ατμοσφαιρικής ανάμειξης δεν αποκλείει την πιθανότητα σημαντικών διαφορών στην περιεκτικότητα σε 14C σε διαφορετικές γεωγραφικές περιοχές.
3. Ο ρυθμός ραδιενεργής διάσπασης των ισοτόπων μπορεί να μην προσδιοριστεί με ακρίβεια. Έτσι, από την εποχή του Libby, ο χρόνος ημιζωής του 14C σύμφωνα με τα επίσημα βιβλία αναφοράς έχει «αλλάξει» κατά εκατό χρόνια, δηλαδή κατά ένα-δυο τοις εκατό (αυτό αντιστοιχεί σε μια αλλαγή στην ηλικία RU του ενός και μισό εκατό χρόνια). Προτείνεται ότι η τιμή ημιζωής εξαρτάται σημαντικά (εντός λίγων τοις εκατό) από τα πειράματα στα οποία προσδιορίζεται.
4. Τα ισότοπα άνθρακα δεν είναι απολύτως ισοδύναμα , οι κυτταρικές μεμβράνες μπορούν να τα χρησιμοποιήσουν επιλεκτικά: μερικοί απορροφούν 14C, άλλοι, αντίθετα, το αποφεύγουν. Δεδομένου ότι το ποσοστό του 14C είναι αμελητέο (ένα άτομο 14C έως 10 δισεκατομμύρια άτομα του 12C), ακόμη και μια ελαφρά ισοτοπική εκλεκτικότητα ενός κυττάρου συνεπάγεται μεγάλη αλλαγή στην ηλικία της RU (μια διακύμανση 10% οδηγεί σε σφάλμα περίπου 600 ετών) .
5. Μετά το θάνατο ενός οργανισμού, οι ιστοί του δεν εγκαταλείπουν απαραίτητα τον μεταβολισμό του άνθρακα , συμμετέχοντας στις διαδικασίες φθοράς και διάχυσης.
6. Η περιεκτικότητα σε 14C ενός αντικειμένου μπορεί να μην είναι ομοιόμορφη. Από την εποχή του Libby, οι φυσικοί ραδιοανθράκων έχουν γίνει πολύ ακριβείς στον προσδιορισμό της περιεκτικότητας σε ισότοπο ενός δείγματος. Ισχυρίζονται μάλιστα ότι είναι σε θέση να μετρήσουν μεμονωμένα άτομα του ισοτόπου. Φυσικά, ένας τέτοιος υπολογισμός είναι δυνατός μόνο για ένα μικρό δείγμα, αλλά σε αυτήν την περίπτωση τίθεται το ερώτημα - πόσο ακριβή αντιπροσωπεύει αυτό το μικρό δείγμα ολόκληρο το αντικείμενο; Πόσο ομοιόμορφη είναι η περιεκτικότητα σε ισότοπο σε αυτό; Άλλωστε, σφάλματα μερικού τοις εκατό οδηγούν σε αιώνες αλλαγές στην εποχή της RU.

Περίληψη
Η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα είναι μια εξελισσόμενη επιστημονική μέθοδος. Ωστόσο, σε κάθε στάδιο της ανάπτυξής του, οι επιστήμονες υποστήριξαν άνευ όρων τη γενική αξιοπιστία του και σιώπησαν μόνο αφού εντόπισαν σοβαρά λάθηστις εκτιμήσεις ή στην ίδια τη μέθοδο ανάλυσης. Τα σφάλματα δεν πρέπει να εκπλήσσουν δεδομένου του αριθμού των μεταβλητών που πρέπει να λάβει υπόψη ένας επιστήμονας: ατμοσφαιρικές διακυμάνσεις, ακτινοβολία υποβάθρου, ανάπτυξη βακτηρίων, ρύπανση και ανθρώπινο λάθος.

Ως μέρος μιας αντιπροσωπευτικής αρχαιολογικής έρευνας, η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα παραμένει υψίστης σημασίας. Απλώς πρέπει να τοποθετηθεί σε πολιτιστική και ιστορική προοπτική. Έχει ένας επιστήμονας το δικαίωμα να απορρίπτει αντιφατικά αρχαιολογικά στοιχεία μόνο και μόνο επειδή η χρονολόγησή του με άνθρακα υποδηλώνει διαφορετική ηλικία; Είναι επικίνδυνο. Στην πραγματικότητα, πολλοί Αιγυπτιολόγοι υποστήριξαν την πρόταση του Λίμπι ότι η χρονολογία του Παλαιού Βασιλείου ήταν εσφαλμένη επειδή είχε «επιστημονικά αποδειχθεί». Ο Λίμπι έκανε πραγματικά λάθος.

Η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα είναι χρήσιμη ως συμπλήρωμα σε άλλα δεδομένα, και αυτή είναι η δύναμή της. Αλλά μέχρι να έρθει η μέρα που θα τεθούν υπό έλεγχο όλες οι μεταβλητές και θα εξαλειφθούν όλα τα λάθη, η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα δεν θα έχει τον τελικό λόγο στους αρχαιολογικούς χώρους.
πηγές
Κεφάλαιο από το βιβλίο των K. Ham, D. Sarfati, K. Wieland, ed. D. Batten
Γκράχαμ Χάνκοκ: . Μ., 2006. Σελ. 692-707.

Ό,τι μας έχει φτάσει από τον παγανισμό είναι τυλιγμένο σε πυκνή ομίχλη. ανήκει σε εκείνο το διάστημα επιβάρυνσης που δεν μπορούμε να μετρήσουμε. Γνωρίζουμε ότι είναι παλαιότερο από τον Χριστιανισμό, αλλά κατά δύο χρόνια, διακόσια χρόνια ή μια ολόκληρη χιλιετία - εδώ μπορούμε μόνο να μαντέψουμε. Rasmus Nierup, 1806.

Πολλοί από εμάς τρομοκρατούνται από την επιστήμη. Η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα, ως ένα από τα αποτελέσματα της ανάπτυξης της πυρηνικής φυσικής, είναι ένα παράδειγμα τέτοιου φαινομένου. Αυτή η μέθοδος έχει σημαντικές επιπτώσεις σε διαφορετικούς και ανεξάρτητους επιστημονικούς κλάδους όπως η υδρολογία, η γεωλογία, η ατμοσφαιρική επιστήμη και η αρχαιολογία. Ωστόσο, αφήνουμε την κατανόηση των αρχών της χρονολόγησης με ραδιοάνθρακα στους επιστήμονες και αποδεχόμαστε τυφλά τα συμπεράσματά τους από σεβασμό για την ακρίβεια του εξοπλισμού τους και θαυμασμό για την ευφυΐα τους.

Στην πραγματικότητα, οι αρχές της χρονολόγησης με ραδιενεργό άνθρακα είναι εκπληκτικά απλές και εύκολα προσβάσιμες. Επιπλέον, η ιδέα της χρονολόγησης με άνθρακα ως «ακριβής επιστήμη» είναι παραπλανητική, και στην πραγματικότητα, λίγοι επιστήμονες έχουν αυτήν την άποψη. Το πρόβλημα είναι ότι εκπρόσωποι πολλών επιστημονικών κλάδων που χρησιμοποιούν χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα για χρονολογικούς σκοπούς δεν κατανοούν τη φύση και τον σκοπό της. Ας το δούμε αυτό.

Αρχές Χρονολόγησης με Ραδιοάνθρακα
Ο William Frank Libby και τα μέλη της ομάδας του ανέπτυξαν τις αρχές της χρονολόγησης με ραδιενεργό άνθρακα τη δεκαετία του 1950. Μέχρι το 1960, το έργο τους είχε ολοκληρωθεί και τον Δεκέμβριο του ίδιου έτους, ο Λίμπι προτάθηκε για το Νόμπελ Χημείας. Ένας από τους επιστήμονες που συμμετείχαν στην υποψηφιότητά του σημείωσε:

«Σπάνια έχει συμβεί μια ανακάλυψη στον τομέα της χημείας να έχει τέτοιο αντίκτυπο σε διαφορετικούς τομείς της ανθρώπινης γνώσης. Πολύ σπάνια μια ανακάλυψη προσέλκυσε τόσο διαδεδομένο ενδιαφέρον».

Ο Λίμπι ανακάλυψε ότι το ασταθές ραδιενεργό ισότοπο του άνθρακα (C14) διασπάται με προβλέψιμο ρυθμό σε σταθερά ισότοπα άνθρακα (C12 και C13). Και τα τρία ισότοπα εμφανίζονται φυσικά στην ατμόσφαιρα στις ακόλουθες αναλογίες: C12 - 98,89%, C13 - 1,11% και C14 - 0,00000000010%.

Τα σταθερά ισότοπα άνθρακα C12 και C13 σχηματίστηκαν μαζί με όλα τα άλλα άτομα που αποτελούν τον πλανήτη μας, δηλαδή πριν από πολύ, πολύ καιρό. Το ισότοπο C14 σχηματίζεται σε μικροσκοπικές ποσότητες ως αποτέλεσμα του καθημερινού βομβαρδισμού της ηλιακής ατμόσφαιρας από τις κοσμικές ακτίνες. Όταν οι κοσμικές ακτίνες συγκρούονται με συγκεκριμένα άτομα, τα καταστρέφουν, με αποτέλεσμα τα νετρόνια αυτών των ατόμων να γίνονται ελεύθερα στην ατμόσφαιρα της γης.

Το ισότοπο C14 σχηματίζεται όταν ένα από αυτά τα ελεύθερα νετρόνια συντήκεται με τον πυρήνα ενός ατόμου αζώτου. Έτσι, ο ραδιοάνθρακας είναι ένα «ισότοπο Φρανκενστάιν», ένα κράμα διαφορετικών χημικών στοιχείων. Στη συνέχεια, τα άτομα C14, τα οποία σχηματίζονται με σταθερό ρυθμό, υφίστανται οξείδωση και διεισδύουν στη βιόσφαιρα μέσω της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης και της φυσικής τροφικής αλυσίδας.

Στους οργανισμούς όλων των έμβιων όντων, η αναλογία των ισοτόπων C12 και C14 είναι ίση με την ατμοσφαιρική αναλογία αυτών των ισοτόπων στη γεωγραφική τους περιοχή και διατηρείται από το ρυθμό του μεταβολισμού τους. Ωστόσο, μετά το θάνατο, οι οργανισμοί σταματούν να συσσωρεύουν άνθρακα και η συμπεριφορά του ισοτόπου C14 από αυτό το σημείο και μετά γίνεται ενδιαφέρουσα. Ο Libby βρήκε ότι ο χρόνος ημιζωής του C14 ήταν 5568 χρόνια. Μετά από άλλα 5568 χρόνια, τα μισά από τα υπόλοιπα άτομα του ισοτόπου διασπώνται.

Έτσι, δεδομένου ότι η αρχική αναλογία των ισοτόπων C12 προς C14 είναι μια γεωλογική σταθερά, η ηλικία ενός δείγματος μπορεί να προσδιοριστεί μετρώντας την ποσότητα του υπολειπόμενου ισοτόπου C14. Για παράδειγμα, εάν κάποια αρχική ποσότητα C14 υπάρχει στο δείγμα, τότε η ημερομηνία θανάτου του οργανισμού προσδιορίζεται από δύο ημιζωές (5568 + 5568), που αντιστοιχεί σε ηλικία 10.146 ετών.

Αυτή είναι η βασική αρχή της χρονολόγησης με ραδιενεργό άνθρακα ως αρχαιολογικό εργαλείο. Ο ραδιενεργός άνθρακας απορροφάται στη βιόσφαιρα. παύει να συσσωρεύεται με το θάνατο του οργανισμού και αποσυντίθεται με έναν ορισμένο ρυθμό που μπορεί να μετρηθεί.

Με άλλα λόγια, η αναλογία C 14 / C 12 μειώνεται σταδιακά. Έτσι, παίρνουμε ένα «ρολόι» που αρχίζει να χτυπάει από τη στιγμή του θανάτου ενός ζωντανού όντος. Προφανώς αυτό το ρολόι λειτουργεί μόνο σε νεκρά σώματα που κάποτε ήταν ζωντανά όντα. Για παράδειγμα, δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό της ηλικίας των ηφαιστειακών πετρωμάτων.

Ο ρυθμός διάσπασης του C 14 είναι τέτοιος που το ήμισυ αυτής της ουσίας μετατρέπεται ξανά σε N 14 μέσα σε 5730 ± 40 χρόνια. Αυτή είναι η λεγόμενη «ημιζωή». Μετά από δύο ημιζωές, δηλαδή 11.460 χρόνια, θα παραμείνει μόνο το ένα τέταρτο της αρχικής ποσότητας. Έτσι, εάν η αναλογία C14/C12 σε ένα δείγμα είναι το ένα τέταρτο αυτής των σύγχρονων ζωντανών οργανισμών, το δείγμα είναι θεωρητικά 11.460 ετών. Είναι θεωρητικά αδύνατο να προσδιοριστεί η ηλικία αντικειμένων άνω των 50.000 ετών με τη μέθοδο του ραδιοάνθρακα. Επομένως, η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα δεν μπορεί να δείξει ηλικίες εκατομμυρίων ετών. Εάν το δείγμα περιέχει C14, αυτό δείχνει ήδη ότι η ηλικία του πιο λιγοεκατομμύρια χρόνια.

Ωστόσο, όλα δεν είναι τόσο απλά. Πρώτον, τα φυτά απορροφούν χειρότερα διοξείδιο του άνθρακα που περιέχει C14. Κατά συνέπεια, συσσωρεύουν λιγότερο από αυτό από το αναμενόμενο και ως εκ τούτου φαίνονται μεγαλύτερα από ό,τι είναι στην πραγματικότητα όταν δοκιμάζονται. Επιπλέον, διαφορετικά φυτά αφομοιώνουν το C14 με διαφορετικούς τρόπους και θα πρέπει να ληφθούν υπόψη και γι' αυτό. 2

Δεύτερον, η αναλογία C 14 / C 12 στην ατμόσφαιρα δεν ήταν πάντα σταθερή - για παράδειγμα, μειώθηκε με την έναρξη της βιομηχανικής εποχής, όταν, λόγω της καύσης τεράστιων ποσοτήτων οργανικού καυσίμου, μια μάζα διοξειδίου του άνθρακα εξαντλήθηκε Το C 14 κυκλοφόρησε. Αντίστοιχα, οι οργανισμοί που πέθαναν κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου εμφανίζονται παλαιότεροι κατά τη χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα. Στη συνέχεια, υπήρξε μια αύξηση στο C14O2 που σχετίζεται με τις επίγειες πυρηνικές δοκιμές στη δεκαετία του 1950, 3 ως αποτέλεσμα, οι οργανισμοί που πέθαναν κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου άρχισαν να φαίνονται νεότεροι από ό,τι ήταν στην πραγματικότητα.

Οι μετρήσεις της περιεκτικότητας σε C14 σε αντικείμενα των οποίων η ηλικία έχει καθοριστεί με ακρίβεια από ιστορικούς (για παράδειγμα, κόκκοι σε τάφους που υποδεικνύουν την ημερομηνία ταφής) καθιστούν δυνατή την εκτίμηση του επιπέδου του C14 στην ατμόσφαιρα εκείνη την εποχή και, επομένως, «διορθώνουν εν μέρει τα πρόοδος» του «ρολογιού» ​​ραδιοανθράκων. Αντίστοιχα, η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα, που πραγματοποιήθηκε λαμβάνοντας υπόψη ιστορικά δεδομένα, μπορεί να δώσει πολύ καρποφόρα αποτελέσματα. Ωστόσο, ακόμη και με αυτό το «ιστορικό σκηνικό», οι αρχαιολόγοι δεν θεωρούν τις ημερομηνίες ραδιενεργού άνθρακα ως απόλυτες, λόγω συχνών ανωμαλιών. Βασίζονται περισσότερο σε μεθόδους χρονολόγησης που σχετίζονται με ιστορικά αρχεία.

Εκτός ιστορικών δεδομένων, δεν είναι δυνατή η "ρύθμιση" του "ρολόι" από το 14

Στο εργαστήριο
Δεδομένων όλων αυτών των αδιαμφισβήτητων γεγονότων, είναι εξαιρετικά περίεργο να δούμε την ακόλουθη δήλωση στο περιοδικό Radiocarbon (το οποίο δημοσιεύει τα αποτελέσματα μελετών ραδιοανθράκων σε όλο τον κόσμο):

«Έξι αξιόπιστα εργαστήρια πραγματοποίησαν 18 αναλύσεις ηλικίας σε ξύλο από το Shelford στο Cheshire. Οι εκτιμήσεις κυμαίνονται από 26.200 έως 60.000 χρόνια (πριν από το παρόν), με εύρος 34.600 ετών».

Εδώ είναι ένα άλλο γεγονός: Αν και η θεωρία της χρονολόγησης με ραδιενεργό άνθρακα ακούγεται πειστική, όταν οι αρχές της εφαρμόζονται σε εργαστηριακά δείγματα, οι ανθρώπινοι παράγοντες μπαίνουν στο παιχνίδι. Αυτό οδηγεί σε σφάλματα, μερικές φορές πολύ σημαντικά. Επιπλέον, τα εργαστηριακά δείγματα μολύνονται από ακτινοβολία υποβάθρου, αλλοιώνοντας το υπολειπόμενο επίπεδο C14 που μετράται.

Όπως επεσήμανε ο Renfrew το 1973 και ο Taylor το 1986, η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα βασίζεται σε μια σειρά από αβάσιμες υποθέσεις που έγιναν από τον Libby κατά την ανάπτυξη της θεωρίας του. Για παράδειγμα, τα τελευταία χρόνια έχει γίνει πολλή συζήτηση για τον υποτιθέμενο χρόνο ημιζωής του C14 των 5.568 ετών. Σήμερα, οι περισσότεροι επιστήμονες συμφωνούν ότι ο Libby έκανε λάθος και ότι ο χρόνος ημιζωής του C14 είναι στην πραγματικότητα περίπου 5.730 χρόνια.Η απόκλιση των 162 ετών γίνεται σημαντική όταν χρονολογούνται δείγματα από χιλιάδες χρόνια πριν.

Αλλά μαζί με το Νόμπελ Χημείας, ο Λίμπι είχε απόλυτη εμπιστοσύνη στο νέο του σύστημα. Η χρονολόγησή του με ραδιενεργό άνθρακα των αρχαιολογικών δειγμάτων από την αρχαία Αίγυπτο είχε ήδη χρονολογηθεί επειδή οι αρχαίοι Αιγύπτιοι πρόσεχαν τη χρονολογία τους. Δυστυχώς, η ανάλυση ραδιοανθράκων έδωσε πολύ χαμηλή ηλικία, σε ορισμένες περιπτώσεις 800 χρόνια νεότερη από ό,τι σύμφωνα με το ιστορικό χρονικό. Αλλά ο Λίμπι κατέληξε σε ένα συγκλονιστικό συμπέρασμα:

«Η κατανομή των δεδομένων δείχνει ότι οι αρχαίες αιγυπτιακές ιστορικές ημερομηνίες πριν από τις αρχές της δεύτερης χιλιετίας π.Χ. είναι πολύ υψηλές και μπορεί να είναι 500 χρόνια παλαιότερες από τις πραγματικές ημερομηνίες στις αρχές της τρίτης χιλιετίας π.Χ.».

Πρόκειται για μια κλασική περίπτωση επιστημονικής έπαρσης και μιας τυφλής, σχεδόν θρησκευτικής πίστης στην υπεροχή των επιστημονικών μεθόδων έναντι των αρχαιολογικών. Ο Λίμπι έκανε λάθος· η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα τον είχε αποτύχει. Αυτό το πρόβλημα έχει πλέον επιλυθεί, αλλά η αυτοαποκαλούμενη φήμη της χρονολόγησης με άνθρακα εξακολουθεί να υπερβαίνει την αξιοπιστία της.

Η έρευνά μου δείχνει ότι υπάρχουν δύο σοβαρά προβλήματα με τη χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα που μπορεί να οδηγήσουν σε μεγάλες παρεξηγήσεις σήμερα. Αυτά είναι (1) μόλυνση των δειγμάτων και (2) αλλαγές στα ατμοσφαιρικά επίπεδα C14 σε γεωλογικές εποχές.

Πρότυπα χρονολόγησης με ραδιενεργό άνθρακα.

Η τιμή του προτύπου που υιοθετείται κατά τον υπολογισμό της ηλικίας ραδιοάνθρακα ενός δείγματος επηρεάζει άμεσα την τιμή που προκύπτει. Με βάση τα αποτελέσματα μιας λεπτομερούς ανάλυσης της δημοσιευμένης βιβλιογραφίας, διαπιστώθηκε ότι πολλά πρότυπα χρησιμοποιήθηκαν στη χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα. Τα πιο διάσημα από αυτά είναι το πρότυπο Anderson (12,5 dpm/g), το Libby standard (15,3 dpm/g) και το σύγχρονο πρότυπο (13,56 dpm/g).

Ραντεβού με το σκάφος του Φαραώ.

Το ξύλο του σκάφους του φαραώ Sesostris III ήταν χρονολογημένο με ραδιενεργό άνθρακα με βάση τρία πρότυπα. Κατά τη χρονολόγηση του ξύλου το 1949, με βάση το πρότυπο (12,5 dpm/g), λήφθηκε ηλικία ραδιενεργού άνθρακα 3700 +/- 50 BP έτη. Ο Λίμπι αργότερα χρονολόγησε το ξύλο με βάση το πρότυπο (15,3 dpm/g). Η ηλικία του ραδιοάνθρακα δεν έχει αλλάξει. Το 1955, ο Libby αναθεώρησε το ξύλο του σκάφους με βάση το πρότυπο (15,3 dpm/g) και απέκτησε ηλικία ραδιενεργού άνθρακα 3621 +/-180 BP έτη. Κατά τη χρονολόγηση του ξύλου του σκάφους το 1970, χρησιμοποιήθηκε το πρότυπο (13,56 dpm/g). Η ηλικία του ραδιοάνθρακα παρέμεινε σχεδόν αμετάβλητη και ανήλθε σε 3640 BP έτη. Τα πραγματικά στοιχεία που παρέχουμε για τη χρονολόγηση του σκάφους του Φαραώ μπορούν να ελεγχθούν χρησιμοποιώντας τους αντίστοιχους συνδέσμους σε επιστημονικές δημοσιεύσεις.

Θέμα τιμής.

Η απόκτηση πρακτικά της ίδιας ηλικίας ραδιοάνθρακα του ξύλου του σκάφους του Φαραώ: 3621-3700 BP έτη με βάση τη χρήση τριών προτύπων, οι τιμές των οποίων διαφέρουν σημαντικά, είναι φυσικά αδύνατη. Η χρήση του προτύπου (15,3 dpm/g) αυξάνει αυτόματα την ηλικία του χρονολογημένου δείγματος κατά 998 έτη, σε σύγκριση με το πρότυπο (13,56 dpm/g), και κατά 1668 έτη, σε σύγκριση με το πρότυπο (12,5 dpm/g). Υπάρχουν μόνο δύο τρόποι εξόδου από αυτήν την κατάσταση. Αναγνώριση ότι:

Κατά τη χρονολόγηση του ξύλου του σκάφους του Φαραώ Sesostris III, έγιναν χειρισμοί με πρότυπα (το ξύλο, αντίθετα με τις δηλώσεις, χρονολογήθηκε με βάση το ίδιο πρότυπο).

Μαγικό σκάφος του Φαραώ Sesostris III.

Συμπέρασμα.

Η ουσία των εξεταζόμενων φαινομένων, που ονομάζονται χειρισμοί, εκφράζεται με μία λέξη - παραποίηση.

Μετά το θάνατο, η περιεκτικότητα σε C 12 παραμένει σταθερή και η περιεκτικότητα σε C 14 μειώνεται

Μόλυνση δειγμάτων
Η Mary Levine εξηγεί:

«Μόλυνση είναι η παρουσία σε δείγμα οργανικού υλικού ξένης προέλευσης που δεν σχηματίστηκε με το υλικό δείγματος».

Πολλές φωτογραφίες από την πρώιμη περίοδο της χρονολόγησης με ραδιενεργό άνθρακα δείχνουν επιστήμονες να καπνίζουν τσιγάρα κατά τη συλλογή ή την επεξεργασία δειγμάτων. Όχι και πολύ έξυπνοι από αυτούς! Όπως επισημαίνει ο Renfrew, «ρίξτε μια πρέζα στάχτη στα δείγματά σας καθώς προετοιμάζονται για ανάλυση και θα λάβετε την ηλικία ραδιενεργού άνθρακα του καπνού από τον οποίο κατασκευάστηκε το τσιγάρο σας».

Αν και μια τέτοια μεθοδολογική ανικανότητα θεωρείται απαράδεκτη σήμερα, τα αρχαιολογικά δείγματα εξακολουθούν να υποφέρουν από μόλυνση. Γνωστοί τύποι ρύπανσης και μέθοδοι ελέγχου τους συζητούνται στο άρθρο του Taylor (1987). Χωρίζει τους ρύπους σε τέσσερις κύριες κατηγορίες: 1) φυσικώς αφαιρούμενες, 2) διαλυτές σε οξύ, 3) διαλυτές σε αλκάλια, 4) διαλυτές σε διαλύτες. Όλες αυτές οι προσμείξεις, εάν δεν εξαλειφθούν, επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό τον εργαστηριακό προσδιορισμό της ηλικίας του δείγματος.

Ο H. E. Gove, ένας από τους εφευρέτες της μεθόδου φασματομετρίας μάζας επιταχυντή (AMS), ο ραδιοάνθρακας χρονολόγησε τη Σινδόνη του Τορίνο. Κατέληξε στο συμπέρασμα ότι οι υφασμάτινες ίνες που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή του σάβανου χρονολογούνται από το 1325.

Αν και ο Gove και οι συνάδελφοί του είναι αρκετά σίγουροι για την αυθεντικότητα της αποφασιστικότητάς τους, πολλοί, για προφανείς λόγους, θεωρούν την εποχή της Σινδόνης του Τορίνο πολύ πιο σεβαστή. Ο Γκόουβ και οι συνεργάτες του έδωσαν την κατάλληλη απάντηση σε όλους τους επικριτές, και αν έπρεπε να κάνω μια επιλογή, θα τολμούσα να πω ότι η επιστημονική χρονολόγηση της Σινδόνης του Τορίνο είναι πιθανότατα ακριβής. Αλλά είτε έτσι είτε αλλιώς, η θύελλα κριτικής που έχει πέσει στο συγκεκριμένο έργο δείχνει πόσο δαπανηρό μπορεί να είναι ένα λάθος χρονολόγησης άνθρακα και πόσο καχύποπτοι είναι ορισμένοι επιστήμονες για τη μέθοδο.

Υποστηρίχθηκε ότι τα δείγματα μπορεί να είχαν μολυνθεί από νεότερο οργανικό άνθρακα. Οι μέθοδοι καθαρισμού μπορεί να έχουν χάσει ίχνη σύγχρονων ρύπων. Ο Robert Hedges του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης σημειώνει ότι

«Ένα μικρό συστηματικό λάθος δεν μπορεί να αποκλειστεί εντελώς».

Αναρωτιέμαι αν θα αποκαλούσε «μικρό συστηματικό σφάλμα» την ασυμφωνία στις ημερομηνίες που λήφθηκαν από διαφορετικά εργαστήρια στο δείγμα ξύλου Shelford; Δεν φαίνεται σαν να ξεγελιόμαστε για άλλη μια φορά από την επιστημονική ρητορική και να πιστεύουμε ότι οι υπάρχουσες μέθοδοι είναι τέλειες;

Ο Leoncio Garza-Valdez έχει σίγουρα αυτή τη γνώμη σε σχέση με τη χρονολόγηση της Σινδόνης του Τορίνο. Όλοι οι αρχαίοι ιστοί καλύπτονται με ένα βιοπλαστικό φιλμ ως αποτέλεσμα της βακτηριακής δραστηριότητας, η οποία, σύμφωνα με τον Garza-Valdez, προκαλεί σύγχυση στον αναλυτή ραδιοανθράκων. Στην πραγματικότητα, η Σινδόνη του Τορίνο μπορεί κάλλιστα να είναι 2000 ετών, αφού η χρονολόγησή της με ραδιενεργό άνθρακα δεν μπορεί να θεωρηθεί οριστική. Απαιτείται περαιτέρω έρευνα. Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι ο Gove (αν και διαφωνεί με τον Garza-Valdez) συμφωνεί ότι μια τέτοια κριτική δικαιολογεί νέα έρευνα.

Κύκλος ραδιοανθράκων (14C) στην ατμόσφαιρα, την υδρόσφαιρα και τη βιόσφαιρα της Γης

Επίπεδο C14 στην ατμόσφαιρα της γης
Σύμφωνα με την «αρχή του ταυτόχρονου» του Λίμπι, το επίπεδο του C14 σε οποιαδήποτε δεδομένη γεωγραφική περιοχή είναι σταθερό σε όλη τη γεωλογική ιστορία. Αυτή η υπόθεση ήταν ζωτικής σημασίας για την αξιοπιστία της χρονολόγησης με ραδιενεργό άνθρακα στην πρώιμη ανάπτυξή της. Πράγματι, για να μετρήσετε αξιόπιστα τα υπολειμματικά επίπεδα C14, πρέπει να γνωρίζετε πόσο από αυτό το ισότοπο υπήρχε στο σώμα τη στιγμή του θανάτου. Αλλά αυτή η υπόθεση, σύμφωνα με τον Renfrew, είναι ψευδής:

«Ωστόσο, είναι πλέον γνωστό ότι η αναλογική αναλογία ραδιοάνθρακα προς το συνηθισμένο C12 δεν παρέμεινε σταθερή με την πάροδο του χρόνου και ότι πριν από το 1000 π.Χ. οι αποκλίσεις είναι τόσο μεγάλες που οι ημερομηνίες ραδιοάνθρακα μπορεί να διαφέρουν σημαντικά από την πραγματικότητα».

Δενδρολογικές μελέτες (η μελέτη των δακτυλίων των δέντρων) δείχνουν πειστικά ότι το επίπεδο του C14 στην ατμόσφαιρα της Γης έχει υποστεί σημαντικές διακυμάνσεις τα τελευταία 8.000 χρόνια. Αυτό σημαίνει ότι ο Λίμπι επέλεξε μια ψευδή σταθερά και η έρευνά του βασίστηκε σε λανθασμένες υποθέσεις.

Το πεύκο του Κολοράντο, που αναπτύσσεται στις νοτιοδυτικές περιοχές των Ηνωμένων Πολιτειών, μπορεί να είναι αρκετών χιλιάδων ετών. Μερικά δέντρα που ζουν ακόμα σήμερα γεννήθηκαν πριν από 4.000 χρόνια. Επιπλέον, χρησιμοποιώντας κορμούς που συλλέχθηκαν από τα μέρη όπου αναπτύχθηκαν αυτά τα δέντρα, είναι δυνατό να επεκταθεί το ρεκόρ των δέντρων για άλλα 4.000 χρόνια. Άλλα μακρόβια δέντρα χρήσιμα για δενδρολογική έρευνα περιλαμβάνουν τη βελανιδιά και το κοκκινόξυλο της Καλιφόρνια.

Όπως γνωρίζετε, κάθε χρόνο ένας νέος δακτύλιος ανάπτυξης μεγαλώνει σε ένα κομμάτι ενός ζωντανού κορμού δέντρου. Μετρώντας τους δακτυλίους ανάπτυξης, μπορείτε να μάθετε την ηλικία του δέντρου. Είναι λογικό να υποθέσουμε ότι το επίπεδο του C14 σε ένα δακτύλιο δέντρου ηλικίας 6000 ετών θα είναι παρόμοιο με το επίπεδο του C14 στη σύγχρονη ατμόσφαιρα. Αλλά αυτό δεν είναι αλήθεια.

Για παράδειγμα, η ανάλυση των δακτυλίων των δέντρων έδειξε ότι το επίπεδο του C14 στην ατμόσφαιρα της γης πριν από 6.000 χρόνια ήταν σημαντικά υψηλότερο από τώρα. Κατά συνέπεια, τα δείγματα ραδιενεργού άνθρακα που χρονολογούνται σε αυτήν την ηλικία βρέθηκαν να είναι αισθητά νεότερα από ό,τι στην πραγματικότητα, με βάση δενδρολογική ανάλυση. Χάρη στο έργο του Hans Suisse, συντάχθηκαν διαγράμματα διόρθωσης επιπέδου C14 για να αντισταθμίσουν τις διακυμάνσεις του στην ατμόσφαιρα σε διαφορετικές χρονικές περιόδους. Ωστόσο, αυτό μείωσε σημαντικά την αξιοπιστία της χρονολόγησης με ραδιενεργό άνθρακα δειγμάτων παλαιότερων των 8.000 ετών. Απλώς δεν έχουμε δεδομένα για την περιεκτικότητα της ατμόσφαιρας σε ραδιενεργό άνθρακα πριν από αυτήν την ημερομηνία.

Φασματόμετρο μάζας επιταχυντή του Πανεπιστημίου της Αριζόνα (Tucson, Αριζόνα, ΗΠΑ) που κατασκευάζεται από την National Electrostatics Corporation: a - διάγραμμα, b - πίνακας ελέγχου και πηγή ιόντων C¯, c - δεξαμενή επιταχυντή, d - ανιχνευτής ισοτόπων άνθρακα. Φωτογραφία J.S. Burra

«Κακά» αποτελέσματα;

Όταν η καθιερωμένη «ηλικία» διαφέρει από αυτό που αναμενόταν, οι ερευνητές βρίσκουν γρήγορα έναν λόγο να κηρύξουν το αποτέλεσμα της χρονολόγησης άκυρο. Ο εκτεταμένος επιπολασμός αυτών των μεταγενέστερων στοιχείων δείχνει ότι η ραδιομετρική χρονολόγηση έχει σοβαρά προβλήματα. Η Woodmorappe δίνει εκατοντάδες παραδείγματα με τα κόλπα στα οποία καταφεύγουν οι ερευνητές όταν προσπαθούν να εξηγήσουν «ακατάλληλες» τιμές ηλικίας.

Έτσι, οι επιστήμονες αναθεώρησαν την ηλικία των απολιθωμάτων Australopithecus ramidus. 9 Τα περισσότερα από τα δείγματα βασάλτη που βρίσκονται πιο κοντά στα στρώματα στα οποία βρέθηκαν αυτά τα απολιθώματα έχουν αποδειχθεί ότι είναι περίπου 23 εκατομμυρίων ετών με τη μέθοδο αργού-αργού. Οι συγγραφείς αποφάσισαν ότι αυτός ο αριθμός ήταν «πολύ υψηλός» με βάση την κατανόησή τους για τη θέση των απολιθωμάτων στο παγκόσμιο εξελικτικό σχήμα. Εξέτασαν τον βασάλτη που βρισκόταν μακριά από τα απολιθώματα και, επιλέγοντας 17 από τα 26 δείγματα, κατέληξαν σε μια αποδεκτή μέγιστη ηλικία 4,4 εκατομμυρίων ετών. Τα υπόλοιπα εννέα δείγματα έδειξαν και πάλι πολύ μεγαλύτερη ηλικία, αλλά οι πειραματιστές αποφάσισαν ότι το θέμα οφειλόταν σε μόλυνση του βράχου και απέρριψαν αυτά τα δεδομένα. Έτσι, οι μέθοδοι ραδιομετρικής χρονολόγησης επηρεάζονται σημαντικά από την κυρίαρχη κοσμοθεωρία των «μακρών εποχών» στους επιστημονικούς κύκλους.

Μια παρόμοια ιστορία σχετίζεται με τον προσδιορισμό της ηλικίας του κρανίου των πρωτευόντων (αυτό το κρανίο είναι γνωστό ως δείγμα KNM-ER 1470). 10, 11 Αρχικά, προέκυψε ένα αποτέλεσμα 212-230 εκατομμυρίων ετών, το οποίο, με βάση τα απολιθώματα,διαπιστώθηκε ότι ήταν λανθασμένο («δεν υπήρχαν άνθρωποι εκείνη την εποχή»), μετά από το οποίο έγιναν προσπάθειες να προσδιοριστεί η ηλικία των ηφαιστειακών πετρωμάτων στην περιοχή αυτή. Λίγα χρόνια αργότερα, μετά τη δημοσίευση πολλών διαφορετικών ερευνητικών αποτελεσμάτων, «συμφώνησαν» στον αριθμό των 2,9 εκατομμυρίων ετών (αν και αυτές οι μελέτες περιελάμβαναν επίσης τον διαχωρισμό των «καλών» αποτελεσμάτων από τα «κακά» - όπως στην περίπτωση του Australopithecus ramidus).

Βασισμένοι σε προκατασκευασμένες ιδέες για την ανθρώπινη εξέλιξη, οι ερευνητές δεν μπορούσαν να συμβιβαστούν με την ιδέα ότι το κρανίο 1470 "τόσο μεγάλος." Αφού μελέτησαν απολιθώματα χοίρων στην Αφρική, οι ανθρωπολόγοι πίστευαν εύκολα ότι το κρανίο 1470 στην πραγματικότητα πολύ νεότερος. Αφού η επιστημονική κοινότητα καθιερώθηκε σε αυτή τη γνώμη, περαιτέρω μελέτες πετρωμάτων μείωσαν περαιτέρω τη ραδιομετρική ηλικία αυτού του κρανίου - σε 1,9 εκατομμύρια χρόνια - και πάλι βρέθηκαν δεδομένα που «επιβεβαίωσαν» αλλοαριθμός. Αυτό είναι το «ραδιομετρικό παιχνίδι γνωριμιών»...

Δεν ισχυριζόμαστε ότι οι εξελικτικοί συνωμότησαν για να προσαρμόσουν όλα τα δεδομένα στο πιο βολικό αποτέλεσμα για τους εαυτούς τους. Φυσικά, αυτό δεν συμβαίνει συνήθως. Το πρόβλημα είναι διαφορετικό: όλα τα δεδομένα παρατήρησης πρέπει να αντιστοιχούν στο κυρίαρχο παράδειγμα στην επιστήμη. Αυτό το παράδειγμα - ή μάλλον η πίστη σε εκατομμύρια χρόνια εξέλιξης από το μόριο στον άνθρωπο - είναι τόσο σταθερά εδραιωμένο στη συνείδηση ​​που κανείς δεν επιτρέπει στον εαυτό του να το αμφισβητήσει. Αντίθετα, μιλούν για το «γεγονός» της εξέλιξης. Είναι κάτω από αυτό το παράδειγμα που πρέπειταιριάζει απολύτως σε όλες τις παρατηρήσεις. Ως αποτέλεσμα, οι ερευνητές που φαίνονται στο κοινό ως «αντικειμενικοί και αμερόληπτοι επιστήμονες» ασυνείδητα επιλέγουν παρατηρήσεις που συνάδουν με την πίστη στην εξέλιξη.

Δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι το παρελθόν είναι απρόσιτο για την κανονική πειραματική έρευνα (μια σειρά πειραμάτων που διεξάγονται στο παρόν). Οι επιστήμονες δεν μπορούν να πειραματιστούν με γεγονότα που συνέβησαν κάποτε. Δεν είναι η ηλικία των πετρωμάτων που μετράται - οι συγκεντρώσεις των ισοτόπων μετρώνται και μπορούν να μετρηθούν με υψηλή ακρίβεια. Αλλά η «ηλικία» καθορίζεται λαμβάνοντας υπόψη υποθέσεις για το παρελθόν, οι οποίες δεν μπορούν να αποδειχθούν.

Πρέπει πάντα να θυμόμαστε τα λόγια του Θεού στον Ιώβ: «Πού ήσουν όταν έβαλα τα θεμέλια της γης;»(Ιώβ 38:4).

Όσοι ασχολούνται με την άγραφη ιστορία συλλέγουν πληροφορίες στο παρόν και έτσι προσπαθούν να ανασυνθέσουν το παρελθόν. Ταυτόχρονα, το επίπεδο των απαιτήσεων για αποδεικτικά στοιχεία είναι πολύ χαμηλότερο από ό,τι στις εμπειρικές επιστήμες, όπως η φυσική, η χημεία, η μοριακή βιολογία, η φυσιολογία κ.λπ.

William ( Ουίλιαμς), ένας ειδικός στους μετασχηματισμούς ραδιενεργών στοιχείων στο περιβάλλον, εντόπισε 17 ελαττώματα στις μεθόδους χρονολόγησης ισοτόπων (με βάση τα αποτελέσματα αυτής της χρονολόγησης, δημοσιεύθηκαν τρία πολύ αξιοσέβαστα έργα, τα οποία επέτρεψαν τον προσδιορισμό της ηλικίας της Γης περίπου 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια). 12 Ο John Woodmorappe είναι οξύς επικριτής αυτών των μεθόδων ραντεβού 8 και αποκαλύπτει εκατοντάδες σχετικούς μύθους. Υποστηρίζει πειστικά ότι τα λίγα «καλά» αποτελέσματα που απομένουν μετά το φιλτράρισμα των «κακών» δεδομένων μπορούν εύκολα να εξηγηθούν από μια τυχερή σύμπτωση.

«Τι ηλικία προτιμάς;»

Τα ερωτηματολόγια που προσφέρονται από εργαστήρια ραδιοϊσοτόπων συνήθως ρωτούν, "Ποια πιστεύετε ότι πρέπει να είναι η ηλικία αυτού του δείγματος;" Ποια είναι όμως αυτή η ερώτηση; Δεν θα χρειαζόταν αν οι τεχνικές γνωριμιών ήταν απολύτως αξιόπιστες και αντικειμενικές. Αυτό οφείλεται πιθανώς στο ότι τα εργαστήρια γνωρίζουν τον επιπολασμό των ανώμαλων αποτελεσμάτων και ως εκ τούτου προσπαθούν να καταλάβουν πόσο «καλά» είναι τα δεδομένα που λαμβάνουν.

Δοκιμές ραδιομετρικών μεθόδων χρονολόγησης

Εάν οι μέθοδοι ραδιομετρικής χρονολόγησης μπορούσαν πραγματικά να προσδιορίσουν αντικειμενικά την ηλικία των πετρωμάτων, θα λειτουργούσαν επίσης σε καταστάσεις όπου γνωρίζουμε την ακριβή ηλικία. Επιπλέον, διαφορετικές μέθοδοι θα έδιναν σταθερά αποτελέσματα.

Οι μέθοδοι γνωριμιών πρέπει να δείχνουν αξιόπιστα αποτελέσματα για αντικείμενα γνωστής ηλικίας

Υπάρχουν πολλά παραδείγματα όπου οι μέθοδοι ραδιομετρικής χρονολόγησης καθόρισαν εσφαλμένα την ηλικία των πετρωμάτων (αυτή η ηλικία ήταν επακριβώς γνωστή εκ των προτέρων). Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι η «χρονολόγηση» καλίου-αργού με πέντε ανδεσιτικές ροές λάβας από το όρος Ngauruhoe στη Νέα Ζηλανδία. Αν και ήταν γνωστό ότι η λάβα έρεε μία φορά το 1949, τρεις φορές το 1954 και άλλη μία φορά το 1975, οι «καθιερωμένες ηλικίες» κυμαίνονταν από 0,27 έως 3,5 εκατομμύρια χρόνια.

Η ίδια αναδρομική μέθοδος οδήγησε στην ακόλουθη εξήγηση: όταν το πέτρωμα σκλήρυνε, παρέμενε «επιπλέον» αργό σε αυτό λόγω του μάγματος (λιωμένο πέτρωμα). Η κοσμική επιστημονική βιβλιογραφία παρέχει πολλά παραδείγματα για το πώς η περίσσεια αργού οδηγεί σε «έξτρα εκατομμύρια χρόνια» όταν χρονολογούνται βράχοι γνωστής ιστορικής ηλικίας. 14 Η πηγή περίσσειας αργού φαίνεται να είναι το πάνω μέρος του μανδύα της Γης, που βρίσκεται ακριβώς κάτω από τον φλοιό της Γης. Αυτό είναι αρκετά συνεπές με τη θεωρία της "νεαρής Γης" - το αργό είχε πολύ λίγο χρόνο, απλά δεν είχε χρόνο να απελευθερωθεί. Αλλά αν μια περίσσεια αργού οδήγησε σε τέτοια κραυγαλέα λάθη στη χρονολόγηση των βράχων διάσημοςηλικία, γιατί πρέπει να εμπιστευόμαστε την ίδια μέθοδο όταν χρονολογούμε βράχους των οποίων η ηλικία άγνωστος?!

Άλλες μέθοδοι - ιδιαίτερα η χρήση ισοχρονίων - περιλαμβάνουν διάφορες υποθέσεις σχετικά με τις αρχικές συνθήκες. Αλλά οι επιστήμονες είναι όλο και περισσότερο πεπεισμένοι ότι ακόμη και τέτοιες «αξιόπιστες» μέθοδοι οδηγούν επίσης σε «κακά» αποτελέσματα. Και εδώ, η επιλογή των δεδομένων βασίζεται στην υπόθεση του ερευνητή για την ηλικία μιας συγκεκριμένης ράτσας.

Ο Δρ Στιβ Όστιν (Στιβ Όστιν), γεωλόγος, πήρε δείγματα βασάλτη από τα κατώτερα στρώματα του Grand Canyon και από ροές λάβας στο χείλος του φαραγγιού. 17 Σύμφωνα με την εξελικτική λογική, ο βασάλτης στην άκρη του φαραγγιού θα πρέπει να είναι ένα δισεκατομμύριο χρόνια νεότερος από τον βασάλτη από τα βάθη. Η τυπική εργαστηριακή ανάλυση ισοτόπων χρησιμοποιώντας ισόχρονη χρονολόγηση ρουβιδίου-στροντίου έδειξε ότι η ροή της λάβας ήταν σχετικά πρόσφατη πριν από 270 εκατομμύρια χρόνια. Παλαιότεραβασάλτης από τα βάθη του Γκραν Κάνυον - κάτι που φυσικά είναι απολύτως αδύνατο!

Μεθοδολογικά προβλήματα

Αρχικά, η ιδέα του Libby βασίστηκε στις ακόλουθες υποθέσεις:

1. Ο 14C σχηματίζεται στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας υπό την επίδραση των κοσμικών ακτίνων, στη συνέχεια αναμιγνύεται στην ατμόσφαιρα και γίνεται μέρος του διοξειδίου του άνθρακα. Επιπλέον, το ποσοστό των 14 C στην ατμόσφαιρα είναι σταθερό και δεν εξαρτάται από τον χρόνο ή τον τόπο, παρά την ετερογένεια της ίδιας της ατμόσφαιρας και τη διάσπαση των ισοτόπων.
2. Ο ρυθμός ραδιενεργού διάσπασης είναι σταθερός, μετρούμενος με χρόνο ημιζωής 5568 ετών (υποτίθεται ότι κατά τη διάρκεια αυτού του χρόνου τα μισά από τα ισότοπα 14C μετατρέπονται σε 14N).
3. Οι ζωικοί και φυτικοί οργανισμοί χτίζουν το σώμα τους από διοξείδιο του άνθρακα που εξάγεται από την ατμόσφαιρα και τα ζωντανά κύτταρα περιέχουν το ίδιο ποσοστό του ισοτόπου 14C που βρίσκεται στην ατμόσφαιρα.
4. Με τον θάνατο ενός οργανισμού, τα κύτταρά του εγκαταλείπουν τον κύκλο του μεταβολισμού του άνθρακα, αλλά τα άτομα του ισοτόπου 14C συνεχίζουν να μετατρέπονται σε άτομα του σταθερού ισοτόπου 12C σύμφωνα με τον εκθετικό νόμο της ραδιενεργής διάσπασης, ο οποίος μας επιτρέπει να υπολογίσουμε το χρόνο που έχει περάσει από τον θάνατο του οργανισμού. Αυτός ο χρόνος ονομάζεται «εποχή ραδιοανθράκων» (ή «Ηλικία RU» για συντομία).

Αυτή η θεωρία, καθώς συσσωρεύτηκε υλικό, άρχισε να έχει αντιπαραδείγματα: η ανάλυση των πρόσφατα νεκρών οργανισμών δίνει μερικές φορές μια πολύ αρχαία ηλικία ή, αντίθετα, ένα δείγμα περιέχει τόσο τεράστια ποσότητα ισοτόπου που οι υπολογισμοί δίνουν αρνητική ηλικία RU. Ορισμένα προφανώς αρχαία αντικείμενα είχαν νεαρή ηλικία RU (τέτοια αντικείμενα δηλώθηκαν ως όψιμα πλαστά). Ως αποτέλεσμα, αποδείχθηκε ότι η ηλικία RU δεν συμπίπτει πάντα με την πραγματική ηλικία σε περιπτώσεις όπου μπορεί να επαληθευτεί η πραγματική ηλικία. Τέτοια γεγονότα οδηγούν σε εύλογες αμφιβολίες σε περιπτώσεις όπου η μέθοδος ακτίνων Χ χρησιμοποιείται για χρονολόγηση οργανικών αντικειμένων άγνωστης ηλικίας και η χρονολόγηση με ακτίνες Χ δεν μπορεί να επαληθευτεί. Οι περιπτώσεις λανθασμένου προσδιορισμού της ηλικίας εξηγούνται από τις ακόλουθες γνωστές ελλείψεις της θεωρίας του Libby (αυτοί και άλλοι παράγοντες αναλύονται στο βιβλίο του M. M. Postnikov «Κριτική μελέτη της χρονολογίας του αρχαίου κόσμου, σε 3 τόμους»,— M.: Kraft+Lean, 2000, στον τόμο 1, σελ. 311-318, γραμμένο το 1978):

1. Μεταβλητότητα στο ποσοστό των 14C στην ατμόσφαιρα. Η περιεκτικότητα σε 14C εξαρτάται από τον κοσμικό παράγοντα (την ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας) και τον επίγειο παράγοντα (είσοδος «παλαιού» άνθρακα στην ατμόσφαιρα λόγω της καύσης και της αποσύνθεσης της αρχαίας οργανικής ύλης, η εμφάνιση νέων πηγών ραδιενέργειας και διακυμάνσεις στο μαγνητικό πεδίο της Γης). Μια αλλαγή αυτής της παραμέτρου κατά 20% συνεπάγεται σφάλμα στην ηλικία RU σχεδόν 2 χιλιάδων ετών.
2. Η ομοιόμορφη κατανομή του 14C στην ατμόσφαιρα δεν έχει αποδειχθεί. Ο ρυθμός ατμοσφαιρικής ανάμειξης δεν αποκλείει την πιθανότητα σημαντικών διαφορών στην περιεκτικότητα σε 14C σε διαφορετικές γεωγραφικές περιοχές.
3. Ο ρυθμός ραδιενεργής διάσπασης των ισοτόπων μπορεί να μην προσδιοριστεί με ακρίβεια. Έτσι, από την εποχή του Libby, ο χρόνος ημιζωής του 14C σύμφωνα με τα επίσημα βιβλία αναφοράς έχει «αλλάξει» κατά εκατό χρόνια, δηλαδή κατά ένα δύο τοις εκατό (αυτό αντιστοιχεί σε μια αλλαγή στην ηλικία RU του ενάμιση εκατό χρόνια). Προτείνεται ότι η τιμή ημιζωής εξαρτάται σημαντικά (εντός λίγων τοις εκατό) από τα πειράματα στα οποία προσδιορίζεται.
4. Τα ισότοπα άνθρακα δεν είναι απολύτως ισοδύναμα , οι κυτταρικές μεμβράνες μπορούν να τα χρησιμοποιήσουν επιλεκτικά: μερικοί απορροφούν 14C, άλλοι, αντίθετα, το αποφεύγουν. Δεδομένου ότι το ποσοστό του 14C είναι αμελητέο (ένα άτομο 14C έως 10 δισεκατομμύρια άτομα του 12C), ακόμη και μια ελαφρά ισοτοπική εκλεκτικότητα ενός κυττάρου συνεπάγεται μεγάλη αλλαγή στην ηλικία RU (μια διακύμανση 10% οδηγεί σε σφάλμα περίπου 600 ετών) .
5. Μετά το θάνατο ενός οργανισμού, οι ιστοί του δεν εγκαταλείπουν απαραίτητα τον μεταβολισμό του άνθρακα , συμμετέχοντας στις διαδικασίες φθοράς και διάχυσης.
6. Η περιεκτικότητα σε 14C ενός αντικειμένου μπορεί να μην είναι ομοιόμορφη. Από την εποχή του Libby, οι φυσικοί ραδιοανθράκων έχουν γίνει πολύ ακριβείς στον προσδιορισμό της περιεκτικότητας σε ισότοπο ενός δείγματος. Ισχυρίζονται μάλιστα ότι είναι σε θέση να μετρήσουν μεμονωμένα άτομα του ισοτόπου. Φυσικά, ένας τέτοιος υπολογισμός είναι δυνατός μόνο για ένα μικρό δείγμα, αλλά σε αυτή την περίπτωση τίθεται το ερώτημα - πόσο ακριβή αντιπροσωπεύει αυτό το μικρό δείγμα ολόκληρο το αντικείμενο; Πόσο ομοιόμορφη είναι η περιεκτικότητα σε ισότοπο σε αυτό; Άλλωστε, σφάλματα μερικού τοις εκατό οδηγούν σε αιώνες αλλαγές στην εποχή της RU.

Περίληψη
Η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα είναι μια εξελισσόμενη επιστημονική μέθοδος. Ωστόσο, σε κάθε στάδιο της ανάπτυξής του, οι επιστήμονες υποστήριξαν άνευ όρων τη συνολική αξιοπιστία του και σιώπησαν μόνο αφού αποκάλυψαν σοβαρά λάθη στις εκτιμήσεις ή στην ίδια τη μέθοδο ανάλυσης. Τα σφάλματα δεν πρέπει να εκπλήσσουν δεδομένου του αριθμού των μεταβλητών που πρέπει να λάβει υπόψη ένας επιστήμονας: ατμοσφαιρικές διακυμάνσεις, ακτινοβολία υποβάθρου, ανάπτυξη βακτηρίων, ρύπανση και ανθρώπινο λάθος.

Ως μέρος μιας αντιπροσωπευτικής αρχαιολογικής έρευνας, η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα παραμένει υψίστης σημασίας. Απλώς πρέπει να τοποθετηθεί σε πολιτιστική και ιστορική προοπτική. Έχει ένας επιστήμονας το δικαίωμα να απορρίπτει αντιφατικά αρχαιολογικά στοιχεία μόνο και μόνο επειδή η χρονολόγησή του με άνθρακα υποδηλώνει διαφορετική ηλικία; Είναι επικίνδυνο. Στην πραγματικότητα, πολλοί Αιγυπτιολόγοι υποστήριξαν την πρόταση του Λίμπι ότι η χρονολογία του Παλαιού Βασιλείου ήταν εσφαλμένη επειδή είχε «επιστημονικά αποδειχθεί». Ο Λίμπι έκανε πραγματικά λάθος.

Η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα είναι χρήσιμη ως συμπλήρωμα σε άλλα δεδομένα, και αυτή είναι η δύναμή της. Αλλά μέχρι να έρθει η μέρα που θα τεθούν υπό έλεγχο όλες οι μεταβλητές και θα εξαλειφθούν όλα τα λάθη, η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα δεν θα έχει τον τελικό λόγο στους αρχαιολογικούς χώρους.
πηγές
Κεφάλαιο από το βιβλίο των K. Ham, D. Sarfati, K. Wieland, ed. D. Batten «ΒΙΒΛΙΟ ΑΠΑΝΤΗΣΕΩΝ: ΕΠΕΚΤΑΣΗ ΚΑΙ ΕΝΗΜΕΡΩΣΗ»
Graham Hancock: Footsteps of the Gods. Μ., 2006. Σελ. 692-707.

Είναι σαφές ότι για να δηλωθεί αυτό ή εκείνο το τεχνούργημα ιδιοκτησία κάποιου είδους πολιτισμού, είναι απαραίτητο να καθοριστεί η ηλικία του προσδιορίζοντας την ακριβή ημερομηνίαδημιουργώντας ένα αντικείμενο. Ωστόσο, οι σύγχρονοι αρχαιολόγοι και ιστορικοί μπορούν να το κάνουν αυτό μόνο σε πολύ σπάνιες περιπτώσεις. Η συντριπτική πλειοψηφία των αρχαιολογικών ευρημάτων χρονολογείται κατά προσέγγιση.

Μέθοδος χρονολόγησης με ραδιενεργό άνθρακα στους αρχαιολόγους
Διάφορες μέθοδοι χρησιμοποιούνται για τη χρονολόγηση αντικειμένων που βρέθηκαν, αλλά, δυστυχώς, καθεμία από αυτές δεν είναι απαλλαγμένη από ελλείψεις, ειδικά όταν εφαρμόζεται στην αναζήτηση ιχνών αρχαίων πολιτισμών.

Μέθοδος ραδιοανθράκων:

1. - Σχηματισμός ραδιοάνθρακα 14C
2. - Αποσύνθεση 14C
3. - Συνθήκη ισορροπίας για ζωντανούς οργανισμούς και ανισορροπίας για νεκρούς οργανισμούς, στους οποίους ο ραδιενεργός άνθρακας διασπάται χωρίς αναπλήρωση από το εξωτερικό

μέθοδος χρονολόγησης με ραδιενεργό άνθρακα

Επί του παρόντος, η πιο γνωστή και συχνά χρησιμοποιούμενη είναι η μέθοδος του ραδιοάνθρακα, η οποία λειτουργεί με το ισότοπο ραδιενεργού άνθρακα C14. Αυτή η μέθοδος αναπτύχθηκε το 1947 από τον Αμερικανό φυσικοχημικό και βραβευμένο με Νόμπελ W.F. Λίμπι. Η ουσία της μεθόδου είναι ότι το ισότοπο ραδιενεργού άνθρακα C14 σχηματίζεται στην ατμόσφαιρα υπό την επίδραση της κοσμικής ακτινοβολίας. Μαζί με τον συνηθισμένο άνθρακα C12, βρίσκεται στον οργανικό ιστό όλων των ζωντανών όντων. Όταν ένας οργανισμός πεθαίνει, η ανταλλαγή του άνθρακα του με την ατμόσφαιρα σταματά, η ποσότητα του C14 μειώνεται κατά την αποσύνθεση και δεν αποκαθίσταται. Ο προσδιορισμός της αναλογίας C14/C12 σε δείγματα με γνωστό και σταθερό ρυθμό αποσύνθεσης του C14 (5568 ± 30 έτη) καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό της ηλικίας του αντικειμένου ή, πιο συγκεκριμένα, της περιόδου που έχει περάσει από τον θάνατό του.

εργαστήριο ανάλυσης ραδιοανθράκων

Φαίνεται ότι όλα είναι ξεκάθαρα και απλά, αλλά με αυτήν τη μέθοδο δειγμάτων χρονολόγησης, πολλές ημερομηνίες αποδεικνύονται λανθασμένες λόγω της μόλυνσης των αντικειμένων ή της αναξιοπιστίας της σύνδεσής τους με άλλα αρχαιολογικά ευρήματα. Ως εκ τούτου, η μακροχρόνια πρακτική της χρήσης μετρήσεων ραδιενεργού άνθρακα έχει θέσει υπό αμφισβήτηση την ακρίβειά τους. Ο Αμερικανός αρχαιολόγος W. Bray και ο Άγγλος ιστορικός D. Trump γράφουν: «Πρώτον, οι ημερομηνίες που λαμβάνονται ποτέ δεν είναι ακριβείς, μόνο σε δύο από τις τρεις περιπτώσεις η σωστή ημερομηνία εμπίπτει σε αυτό το διάστημα. Δεύτερον, ο ρυθμός διάσπασης του C14 βασίζεται σε χρόνο ημιζωής 5568±30 ετών και είναι πλέον σαφές ότι αυτή η τιμή ημιζωής είναι πολύ χαμηλή. Αποφασίστηκε να μην αλλάξει η τιμή έως ότου εγκριθεί ένας νέος διεθνής κανόνας. και, τρίτον, η διατριβή για το αμετάβλητο του ποσοστού ημιζωής του C14 συναντά επίσης ενστάσεις». Συγκρίνοντας τα αποτελέσματα αυτής της μεθόδου (από τα ίδια δείγματα) με τα αποτελέσματα της δενδροχρονολογικής ανάλυσης (δηλαδή από δακτυλίους δέντρων), οι ήδη αναφερόμενοι ερευνητές καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα μπορεί να εμπιστευτεί μόνο τα τελευταία 2000 χρόνια.

Φωτογραφία του Shroud of Turin, το πιο διάσημο αντικείμενο για έρευνα με χρήση χρονολόγησης με ραδιενεργό άνθρακα

Ο Ρώσος επιστήμονας F. Zavelsky λέει ότι η μέθοδος χρονολόγησης με ραδιενεργό άνθρακα εξαρτάται από την εγκυρότητα των υποθέσεων που γίνονται a priori αποδεκτές στην επιστήμη:

• - η υπόθεση ότι η ένταση της κοσμικής ακτινοβολίας που πέφτει στη Γη για δεκάδες χιλιάδες χρόνια δεν έχει αλλάξει.
• - ο ραδιενεργός άνθρακας στην ατμόσφαιρα της γης ακτινοβολήθηκε με νετρόνια, «αραιωμένος» με σταθερό άνθρακα πάντα με τον ίδιο τρόπο.
• - η ειδική δραστηριότητα του άνθρακα στην ατμόσφαιρα δεν εξαρτάται από το γεωγραφικό μήκος και πλάτος της περιοχής και το ύψος της πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας·
• - η περιεκτικότητα σε ραδιενεργό άνθρακα στους ζωντανούς οργανισμούς ήταν η ίδια με την ατμόσφαιρα σε όλη την παρατηρήσιμη ιστορία. Εάν μία από τις αποδεκτές υποθέσεις αποδειχθεί λανθασμένη (ή αν πολλές ταυτόχρονα), τότε τα αποτελέσματα της μεθόδου ραδιοάνθρακα μπορεί γενικά να γίνουν απατηλά.
• Ο ερευνητής A. Sklyarov γράφει για τη χρήση της ανάλυσης ραδιοανθράκων ως εξής: Η «αδιαμφισβήτητη επιθυμία» των ερευνητικών εργαστηρίων ραδιοανθράκων να λάβουν εκ των προτέρων από ιστορικούς και αρχαιολόγους την «κατά προσέγγιση ηλικία του δείγματος» δημιουργείται από το προσεκτικά κρυμμένο λάθος της ίδιας της μεθόδου και είναι της φύσης του «κακού»..
• Έτσι, για τουλάχιστον μια κατά προσέγγιση χρονολόγηση, οι αρχαιολόγοι πρέπει να εφαρμόσουν και άλλες μεθόδους παράλληλα, καταφεύγοντας σε μια απλή σύγκριση αποτελεσμάτων, βάσει των οποίων η χρονολόγηση είναι πιο κατάλληλη για ένα συγκεκριμένο εύρημα ή ολόκληρο το αρχαιολογικό συγκρότημα. Είναι σαφές ότι η ακρίβεια της χρονολόγησης σε αυτή την περίπτωση αφήνει πολλά να είναι επιθυμητά.

Shroud of Turin: θετικό και αρνητικό

Η μελέτη θραυσμάτων της Σινδόνης του Τορίνο είναι μια από τις πιο διάσημες περιπτώσεις χρήσης της μεθόδου ραδιοάνθρακα χρονολόγησης ενός αντικειμένου μελέτης.
Η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα χρονολόγησε το σάβανο στην περίοδο του 11ου - 13ου αιώνα. Οι σκεπτικιστές θεωρούν αυτό το αποτέλεσμα ως επιβεβαίωση ότι το σάβανο είναι ένα μεσαιωνικό ψεύτικο. Οι υποστηρικτές της αυθεντικότητας του λειψάνου θεωρούν τα στοιχεία που ελήφθησαν ως αποτέλεσμα μόλυνσης του σάβανου με άνθρακα κατά τη διάρκεια πυρκαγιάς τον 16ο αιώνα.

Είναι σαφές ότι για να δηλωθεί αυτό ή εκείνο το τεχνούργημα ως ιδιοκτησία κάποιου προπολιτισμού, είναι απαραίτητο να καθοριστεί η ηλικία του προσδιορίζοντας την ακριβή ημερομηνία δημιουργίας του αντικειμένου. Ωστόσο, οι σύγχρονοι αρχαιολόγοι και ιστορικοί μπορούν να το κάνουν αυτό μόνο σε πολύ σπάνιες περιπτώσεις. Η συντριπτική πλειοψηφία των αρχαιολογικών ευρημάτων χρονολογείται κατά προσέγγιση. Μέθοδος χρονολόγησης με ραδιενεργό άνθρακα στους αρχαιολόγους Χρησιμοποιούνται διάφορες μέθοδοι για τη χρονολόγηση ευρισμένων αντικειμένων, αλλά, δυστυχώς, καθεμία από αυτές δεν είναι απαλλαγμένη από ελλείψεις, ειδικά όταν εφαρμόζεται στην αναζήτηση ιχνών αρχαίων πολιτισμών. Μέθοδος ραδιοάνθρακα: - Σχηματισμός ραδιοάνθρακα 14C - Διάσπαση 14 C - Κατάσταση ισορροπίας για ζωντανούς οργανισμούς και ανισορροπία για νεκρούς οργανισμούς, όπου ο ραδιοάνθρακας διασπάται χωρίς αναπλήρωση από τον εξωτερικό ραδιοάνθρακα...

Ανασκόπηση

Φυσικά θεμέλια

Ο άνθρακας, που είναι ένα από τα κύρια συστατικά των βιολογικών οργανισμών, υπάρχει στη γήινη ατμόσφαιρα με τη μορφή σταθερών 12 C και 13 C και ραδιενεργών 14 C. Το ισότοπο 14 C σχηματίζεται συνεχώς υπό την επίδραση (κυρίως, αλλά και ακτινοβολία και από επίγειες πηγές). Η αναλογία ραδιενεργών και σταθερών ισοτόπων άνθρακα στην ατμόσφαιρα και στη βιόσφαιρα ταυτόχρονα στο ίδιο μέρος είναι η ίδια, αφού όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί συμμετέχουν συνεχώς στον μεταβολισμό του άνθρακα και λαμβάνουν άνθρακα από το περιβάλλον και ισότοπα, λόγω της χημικής τους δυσδιάκριτο, συμμετέχουν σε βιοχημικές διεργασίες σχεδόν με τον ίδιο τρόπο. Σε έναν ζωντανό οργανισμό, η ειδική δραστηριότητα των 14 C είναι περίπου 0,3 διασπάσεις ανά δευτερόλεπτο ανά γραμμάριο άνθρακα, που αντιστοιχεί σε ισοτοπική περιεκτικότητα 14 C περίπου 10-10%.

Με το θάνατο του σώματος, ο μεταβολισμός του άνθρακα σταματά. Μετά από αυτό, διατηρούνται σταθερά ισότοπα και ραδιενεργός (14 C) εμφανίζεται από 5568 ± 30 χρόνια, με αποτέλεσμα η περιεκτικότητά του στα υπολείμματα να μειώνεται σταδιακά. Γνωρίζοντας την αρχική αναλογία της περιεκτικότητας σε ισότοπα στο σώμα και μετρώντας την τρέχουσα αναλογία τους σε βιολογικό υλικό, είναι δυνατό να προσδιοριστεί πόση ποσότητα άνθρακα-14 έχει αποσυντεθεί και, έτσι, να καθοριστεί ο χρόνος που έχει περάσει από τον θάνατο του οργανισμού.

Εφαρμογή

Για τον προσδιορισμό της ηλικίας, ο άνθρακας απομονώνεται από ένα θραύσμα του υπό μελέτη δείγματος (με την καύση του θραύσματος), μετράται η ραδιενέργεια για τον απελευθερωμένο άνθρακα, βάσει αυτού, προσδιορίζεται η αναλογία ισοτόπων, η οποία δείχνει την ηλικία του δείγματος. Ένα δείγμα άνθρακα για μέτρηση δραστηριότητας εισάγεται συνήθως σε ένα αέριο που γεμίζει έναν αναλογικό μετρητή ή σε ένα υγρό. Πρόσφατα, για πολύ χαμηλές περιεκτικότητες 14 C ή/και πολύ μικρές μάζες δειγμάτων (αρκετά mg), χρησιμοποιήθηκε φασματομετρία μάζας επιταχυντή, η οποία καθιστά δυνατό τον άμεσο προσδιορισμό της περιεκτικότητας στους 14 C. Η μέγιστη ηλικία ενός δείγματος που μπορεί να να προσδιοριστεί με τη μέθοδο του ραδιοάνθρακα είναι περίπου 60.000 χρόνια, δηλαδή περίπου 10 χρόνοι ημιζωής των 14 C. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, η περιεκτικότητα σε 14 C μειώνεται κατά περίπου 1000 φορές (περίπου 1 διάσπαση ανά ώρα ανά γραμμάριο άνθρακα).

Η μέτρηση της ηλικίας ενός αντικειμένου με τη μέθοδο του ραδιοάνθρακα είναι δυνατή μόνο όταν η αναλογία των ισοτόπων στο δείγμα δεν έχει διαταραχθεί κατά τη διάρκεια της ύπαρξής του, δηλαδή το δείγμα δεν έχει μολυνθεί με υλικά μεταγενέστερης προέλευσης που περιέχουν άνθρακα, ραδιενεργές ουσίες και δεν έχει εκτεθεί σε ισχυρές πηγές ακτινοβολίας. Ο προσδιορισμός της ηλικίας τέτοιων μολυσμένων δειγμάτων μπορεί να οδηγήσει σε τεράστια σφάλματα. Για παράδειγμα, περιγράφεται μια περίπτωση όταν ένας δοκιμαστικός προσδιορισμός του γρασιδιού που μαζεύτηκε την ημέρα της ανάλυσης έδωσε ηλικία περίπου εκατομμυρίων ετών, λόγω του γεγονότος ότι το γρασίδι μαζεύτηκε σε γρασίδι κοντά σε δρόμο με συνεχή έντονη κυκλοφορία και ήταν πολύ μολυσμένο με καυσαέρια. Κατά τη διάρκεια των δεκαετιών από την ανάπτυξη της μεθόδου, έχει συσσωρευτεί εκτεταμένη εμπειρία στον εντοπισμό ρύπων και στον καθαρισμό δειγμάτων από αυτούς. Το σφάλμα της μεθόδου πιστεύεται επί του παρόντος ότι κυμαίνεται από εβδομήντα έως τριακόσια χρόνια.

Μία από τις πιο διάσημες περιπτώσεις χρήσης της μεθόδου του ραδιοάνθρακα είναι η μελέτη θραυσμάτων (χριστιανικό ιερό που υποτίθεται ότι περιέχει ίχνη του σώματος ενός σταυρωμένου ατόμου), που πραγματοποιήθηκε σε ένα χρόνο, ταυτόχρονα σε πολλά εργαστήρια. Η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα κατέστησε δυνατή την χρονολόγηση του σάβανου σε μια περίοδο αιώνων.

Βαθμονόμηση

Οι αρχικές υποθέσεις του Libby στις οποίες βασίστηκε η ιδέα της μεθόδου ήταν ότι η αναλογία των ισοτόπων άνθρακα στην ατμόσφαιρα δεν αλλάζει στο χρόνο και στο χώρο και ότι το περιεχόμενο των ισοτόπων σε ζωντανούς οργανισμούς αντιστοιχεί ακριβώς στην τρέχουσα κατάσταση της ατμόσφαιρας. Είναι πλέον σταθερά αποδεδειγμένο ότι όλες αυτές οι υποθέσεις μπορούν να γίνουν αποδεκτές μόνο κατά προσέγγιση. Το περιεχόμενο του ισοτόπου 14 C εξαρτάται από το περιβάλλον ακτινοβολίας, το οποίο ποικίλλει χρονικά λόγω των διακυμάνσεων στο επίπεδο των κοσμικών ακτίνων και της δραστηριότητας και στο διάστημα, λόγω της άνισης κατανομής ραδιενεργών ουσιών στην επιφάνεια της Γης και συμβάντων που σχετίζονται με ραδιενεργά υλικά (για παράδειγμα, επί του παρόντος Ο σχηματισμός του ισοτόπου 14 C εξακολουθεί να συμβάλλει στα ραδιενεργά υλικά που σχηματίστηκαν και διασκορπίστηκαν κατά τη διάρκεια ατμοσφαιρικών δοκιμών στα μέσα του αιώνα). Τις τελευταίες δεκαετίες, λόγω της καύσης ορυκτών καυσίμων, στην οποία πρακτικά απουσιάζει ο 14 C, η ατμοσφαιρική περιεκτικότητα αυτού του ισοτόπου μειώνεται. Έτσι, η αποδοχή μιας ορισμένης αναλογίας ισοτόπων ως σταθερή μπορεί να δημιουργήσει σημαντικά σφάλματα (της τάξης των χιλιετιών). Επιπλέον, η έρευνα έχει δείξει ότι ορισμένες διεργασίες σε ζωντανούς οργανισμούς οδηγούν σε υπερβολική συσσώρευση του ραδιενεργού ισοτόπου του άνθρακα, το οποίο διαταράσσει τη φυσική αναλογία των ισοτόπων. Η κατανόηση των διαδικασιών που σχετίζονται με το μεταβολισμό του άνθρακα στη φύση και την επίδραση αυτών των διεργασιών στην αναλογία ισοτόπων σε βιολογικά αντικείμενα δεν επιτεύχθηκε αμέσως.

Ως αποτέλεσμα, οι ημερομηνίες ραδιενεργού άνθρακα που έγιναν πριν από 30-40 χρόνια συχνά αποδεικνύονταν πολύ ανακριβείς. Συγκεκριμένα, μια δοκιμή της μεθόδου που πραγματοποιήθηκε εκείνη την εποχή σε ζωντανά δέντρα ηλικίας πολλών χιλιάδων ετών έδειξε σημαντικές αποκλίσεις για δείγματα ξύλου ηλικίας άνω των 1000 ετών.

Επί του παρόντος, για τη σωστή εφαρμογή της μεθόδου, έχει πραγματοποιηθεί προσεκτική βαθμονόμηση, λαμβάνοντας υπόψη τις αλλαγές στην αναλογία των ισοτόπων για διαφορετικές εποχές και γεωγραφικές περιοχές, καθώς και λαμβάνοντας υπόψη τις ιδιαιτερότητες της συσσώρευσης ραδιενεργών ισοτόπων σε έμβια όντα και φυτά. Για τη βαθμονόμηση της μεθόδου, ο προσδιορισμός των αναλογιών ισοτόπων χρησιμοποιείται για αντικείμενα των οποίων η απόλυτη χρονολόγηση είναι γνωστή. Μια πηγή δεδομένων βαθμονόμησης είναι η . Έγινε επίσης σύγκριση για τον προσδιορισμό της ηλικίας των δειγμάτων με τη μέθοδο του ραδιοάνθρακα με τα αποτελέσματα άλλων μεθόδων χρονολόγησης ισοτόπων. Η τυπική καμπύλη που χρησιμοποιείται για τη μετατροπή της μετρούμενης ηλικίας ραδιοάνθρακα ενός δείγματος σε απόλυτη ηλικία δίνεται εδώ: .

Μπορεί να ειπωθεί ότι στη σύγχρονη μορφή της στο ιστορικό διάστημα (από δεκάδες χρόνια έως 60-70 χιλιάδες χρόνια στο παρελθόν), η μέθοδος ραδιοάνθρακα μπορεί να θεωρηθεί μια αρκετά αξιόπιστη και ποιοτικά βαθμονομημένη ανεξάρτητη μέθοδος χρονολόγησης αντικειμένων βιολογικής προέλευσης.

Κριτική της μεθόδου

Παρά το γεγονός ότι η χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα έχει περιληφθεί από καιρό στην επιστημονική πρακτική και χρησιμοποιείται αρκετά ευρέως, υπάρχει επίσης κριτική για τη μέθοδο αυτή, που θέτει υπό αμφισβήτηση τόσο μεμονωμένες περιπτώσεις εφαρμογής της όσο και τα θεωρητικά θεμέλια της μεθόδου στο σύνολό της. Κατά κανόνα, η μέθοδος του ραδιοάνθρακα επικρίνεται από τους υποστηρικτές και άλλους. Οι κύριες αντιρρήσεις για τη χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα δίνονται στο άρθρο .