Kuidas raadiosüsiniku tutvumisviis töötab ja kas see on usaldusväärne?

Radiokarbonaadi tutvumine on üks tuntumaid arheoloogilised tutvustamistehnikad teadlastele kättesaadavaks ja paljud üldsuse elanikud on sellest vähemalt kuulnud. Kuid radiosüsiniku toimimise ja selle töökindluse kohta on palju väärarusaamu.

Raadiosüsiniku dateerimise leiutas 1950. aastatel Ameerika keemik Willard F. Libby ja mõned tema Chicago ülikooli üliõpilased: 1960. aastal võitis ta leiutise eest Nobeli keemiapreemia. See oli esimene absoluutne teaduslik meetod, mis kunagi leiutatud: see tähendab, et see tehnika oli esimene, mis võimaldas teadlasel kindlaks teha, kui kaua orgaaniline objekt suri, kas see on Sisu või mitte. Objekti kuupäevatrüki häbelikkus - see on ikkagi parim ja täpsem kavandatud tutvumisvõtetest.

Kõik elusolendid vahetavad gaasi Süsinik 14 (C14) koos ümbritseva atmosfääriga - loomad ja taimed vahetavad süsinikku 14 atmosfääriga, kalad ja korallid vahetavad süsinikku vees lahustunud C14-ga. Kogu looma või taime elu vältel on C14 kogus ideaalselt tasakaalus ümbritsevaga. Kui organism sureb, puruneb tasakaal. C14 surnud organismis laguneb aeglaselt teadaoleval kiirusel: selle "poolestusaeg".

Poolväärtusaeg isotoop nagu C14, on aeg, mille jooksul pool sellest laguneb: C14-s on iga 5730 aasta järel pool sellest kadunud. Niisiis, kui mõõta C14 kogust surnud organismis, saate aru saada, kui kaua see lõpetas süsinikuvahetuse atmosfääriga. Suhteliselt põliste olude korral saab raadiosüsinikulabor surnud organismis täpselt mõõta raadiosüsiniku kogust juba 50 000 aastat tagasi; pärast seda pole C14 mõõtmiseks piisavalt.

Siiski on probleem. Süsinik atmosfääris kõigub tugevuse juures Maa magnetväli ja päikese aktiivsus. Peate teadma, milline oli atmosfääri süsiniku tase (radiosüsiniku „reservuaar”) omal ajal organismi surmast, et oleks võimalik arvutada, kui palju aega on organismist möödunud suri. Teil on vaja joonlauda, ​​usaldusväärset kaarti veehoidlale: teisisõnu, orgaanilist objektide komplekti, mida te ise saab kindlalt kuupäeva kinnitada, mõõta selle C14 sisaldust ja seeläbi luua baasjoone reservuaari antud aastal.

Õnneks on meil orgaaniline objekt, mis jälgib atmosfääri süsinikku igal aastal: puu rõngad. Puud säilitavad oma kasvurõngastes süsiniku 14 tasakaalu ja puud annavad rõnga igal aastal, mil nad on elus. Kuigi meil pole ühtegi 50 000-aastast puud, on meil kattuvate puude ringide komplektid 12 594 aastat tagasi. Ehk teisisõnu on meil üsna kindel viis töötlemata radiosüsiniku kuupäevade kalibreerimiseks meie planeedi mineviku viimase 12 594 aasta kohta.

Kuid enne seda on saadaval ainult killustatud andmed, mis muudavad väga raskeks kuupäeva, mis on vanem kui 13 000 aastat, lõpliku dateerimise. Võimalikud on usaldusväärsed hinnangud, kuid suurte +/- teguritega.

Nagu võite arvata, on teadlased Libby avastusest alates püüdnud avastada muid orgaanilisi objekte, mille kindlat kuupäeva saab kindlalt dateerida. Muud uuritud orgaaniliste andmete kogumid on hõlmanud varieeruvusi (settekivimite kihid, mis laotati igal aastal ja sisaldavad orgaanilisi materjale, süvamere korallid, speleoteemid (koopamaardlad) ja vulkaanilised tefrad; kuid kõigi nende meetoditega on probleeme. Koobaste ladestused ja variatsioonid võivad sisaldada vana mulla süsinikku ning C14 kõikuvate koguste C14 sisaldus on veel lahendamata. ookeani korallid.

1990. aastate algusest moodustas teadlaste koalitsioon, mida juhtis Paula J. Reimeerija Kliima-, keskkonna- ja kronoloogiakeskus CHRONOalustas Belfasti kuninganna ülikoolis ulatusliku andmestiku ja kalibreerimisriista ehitamist, mida nad esmakordselt nimetasid CALIB. Sellest ajast alates on CALIB, nüüd ümbernimetatud IntCal, mitu korda täiustatud. IntCal ühendab ja tugevdab puurõngaste, jäätuumade, tefra, korallide ja speleoteemide andmeid tulla välja märkimisväärselt täiustatud kalibreerimiskomplektiga c14 kuupäevadele vahemikus 12 000 kuni 50 000 aastat tagasi. Viimased kõverad ratifitseeriti 21. rahvusvaheline raadiosüsiniku konverents 2012. aasta juulis.

Viimastel aastatel on Jaapani Suigetsu järv uueks potentsiaalseks allikaks radiosüsiniku kõverate edasiseks viimistlemiseks. Suigetsu järve aastas moodustuvad setted sisaldavad üksikasjalikku teavet viimase 50 000 keskkonnamuutuste kohta aastat, mis on süsivesinike spetsialisti PJ Reimeri hinnangul sama hea kui ka võib-olla parem kui proovide tuumad Gröönimaa jääleht.

Teadlased Bronk-Ramsay jt. esitavad 808 AMS-i kuupäeva, mis põhinevad sette muutustel, mida on mõõdetud kolmes erinevas radiosüsiniku laboris. Kuupäevad ja vastavad keskkonnamuutused lubavad luua otsese korrelatsiooni teiste peamiste kliimaandmete vahel, võimaldades teadlastel nagu Reimer kalibreerida raadiosüsiniku kuupäevad vahemikus 12 500 kuni c14 praktilise piirini 52,800.

Reimer ja tema kolleegid märgivad, et IntCal13 on kõige uuem kalibreerimiskomplektides ja oodata on edasisi täpsustusi. Näiteks avastasid nad IntCal09 kalibreerimisel tõendeid, et nooremate kuivade ajal (12,550–12,900 cal BP) oli Põhja-Atlandi süvavee moodustumise peatamine või vähemalt järsk vähenemine, mis oli kindlasti kliimamuutuste peegeldus; nad pidid Põhja-Atlandilt selle perioodi andmed välja viskama ja kasutama teistsugust andmekogumit. See peaks andma huvitavaid tulemusi edaspidiseks.

• _{Bronk Ramsey C, Staff RA, Bryant CL, Brock F, Kitagawa H, Van der Plicht J, Schlolaut G, Marshall MH, Brauer A, Lamb HF jt. 2012. Maapealse raadiosüsiniku täielik rekord 11,2–52,8 kyr B.P. Science 338: 370-374.}
• _{Reimer PJ. 2012. Atmosfääriteadus. Radiosüsiniku ajakava täpsustamine. Teadus 338(6105):337-338.}
• _{Reimer PJ, Bard E, Bayliss A, Beck JW, Blackwell PG, Bronk Ramsey C, Buck CE, Cheng H, Edwards RL, Friedrich M. jt. 2013. IntCal13 ja Marine13 radiosüsiniku vanuse kalibreerimiskõverad 0–50 000 aastat cal BP. Radiosüsinik 55(4):1869–1887.}
• _{Reimer P, Baillie M, Bard E, Bayliss A, Beck J, Blackwell PG, Bronk Ramsey C, Buck C, Burr G, Edwards R jt. 2009. IntCal09 ja Marine09 radiosüsiniku vanuse kalibreerimiskõverad, 0-50 000 aastat cal BP.Radiosüsinik 51(4):1111-1150.}
• _{Stuiver M ja Reimer PJ. 1993. Laiendatud C14 andmebaas ja muudetud vanusekalibreerimisprogramm Calib 3.0 c14. Radiosüsinik 35(1):215-230.}