روش هاى تاريخ سنجى با استفاده از ايزوتوپ هاى راديواكتيو

شايد شما هم خبرهايى را در مورد صنايع دستى باستانى شنيده يا خوانده باشيد. در يك منطقه باستانى بخشى از يك ابزار چوبى را از خاك بيرون مى آورند و باستان شناسان عمر آن را ۵ هزار سال ذكر مى كنند. كودكى موميايى در ارتفاعات رشته هاى آند پيدا مى شود و باستانشناسان مى گويند كه كودك بيش از دو هزار سال پيش مى زيسته است. دانشمندان چگونه سن يك جسم يا بقاياى اجساد انسانى را محاسبه مى كنند؟ اين دانشمندان از چه شيوه هايى استفاده مى كنند و راز كاركرد اين شيوه ها در چيست؟ در اين مقاله به بررسى اين شيوه ها مى پردازيم و درمى يابيم كه دانشمندان چگونه با استفاده از خاصيت راديواكتيويته سن اجسام را مشخص مى كنند. به ويژه به بررسى تاريخ سنجى كربن 14 مى پردازيم. تاريخ سنجى كربن 14 روشى براى تعيين سن دست سازهاى باستانى با منشاء زيست شناختى با حداكثر سن تقريبى ۵ هزار سال است. از اين روش براى تاريخ سنجى اجسامى همچون استخوان، پوشاك، چوب و الياف گياهى استفاده مى شود كه در گذشته اى نسبتاً نزديك ساخته شده است.

كربن 14 چگونه ساخته مى شود

هر روز مقدار زيادى از پرتوهاى كيهانى وارد جو زمين مى شود. براى مثال در هر ساعت نيم ميليون پرتو كيهانى به بدن هر فرد برخورد مى كند. برخورد پرتوهاى كيهانى با يك اتم در جو پديده غير معمولى نيست. در اثر اين برخورد پرتو كيهانى ديگر به شكل نوترون هاى پرانرژى به وجود مى آيد كه اين نوترون هاى پرانرژى به اتم هاى نيتروژن برخورد مى كنند. هنگامى كه نوترون به اتم نيتروژن برخورد كرد، اتم نيتروژن 14 (با هفت پروتون و هفت نوترون) به اتم كربن 14(با شش پروتون و هشت نوترون) و يك اتم هيدروژن (يك پروتون و بدون نوترون) تبديل مى شود. كربن 14 اتمى راديو اكتيو با نيمه عمر حدود 5700 سال است.

هر روز مقدار زيادى از پرتوهاى كيهانى وارد جو زمين مى شود. براى مثال در هر ساعت نيم ميليون پرتو كيهانى به بدن هر فرد برخورد مى كند. برخورد پرتوهاى كيهانى با يك اتم در جو پديده غير معمولى نيست. در اثر اين برخورد پرتو كيهانى ديگر به شكل نوترون هاى پرانرژى به وجود مى آيد كه اين نوترون هاى پرانرژى به اتم هاى نيتروژن برخورد مى كنند. هنگامى كه نوترون به اتم نيتروژن برخورد كرد، اتم نيتروژن 14 (با هفت پروتون و هفت نوترون) به اتم كربن 14 (با شش پروتون و هشت نوترون) و يك اتم هيدروژن (يك پروتون و بدون نوترون) تبديل مى شود. كربن 14 اتمى راديو اكتيو با نيمه عمر حدود 5700 سال است.

هر روز مقدار زيادى از پرتوهاى كيهانى وارد جو زمين مى شود. براى مثال در هر ساعت نيم ميليون پرتو كيهانى به بدن هر فرد برخورد مى كند. برخورد پرتوهاى كيهانى با يك اتم در جو پديده غير معمولى نيست. در اثر اين برخورد پرتو كيهانى ديگر به شكل نوترون هاى پرانرژى به وجود مى آيد كه اين نوترون هاى پرانرژى به اتم هاى نيتروژن برخورد مى كنند. هنگامى كه نوترون به اتم نيتروژن برخورد كرد، اتم نيتروژن 14 (با هفت پروتون و هفت نوترون) به اتم كربن 14 (با شش پروتون و هشت نوترون) و يك اتم هيدروژن (يك پروتون و بدون نوترون) تبديل مى شود. كربن 14 اتمى راديو اكتيو با نيمه عمر حدود ۵۷۰۰ سال است.

كربن 14در بدن موجودات زنده

اين اتم هاى كربن 14 كه در اثر پروتون هاى كيهانى به وجود مى آيند با اكسيژن تركيب شده و كربن دى اكسيد را به وجود مى آورند. اين كربن دى اكسيدها در فرايند فتوسنتز به طور طبيعى جذب گياه شده و بخشى از الياف گياه را مى سازند. جانوران و انسان ها هم اين گياهان را مى خورند و در نتيجه كربن 14 را جذب مى كنند. نسبت كربن معمولى (كربن 12) به كربن 14 در هوا و در تمام موجودات زنده در هر زمانى تقريباً ثابت است. تقريباً از هر يك تريليون اتم كربن يكى كربن 14 است. اتم هاى كربن 14 هميشه در حال واپاشى هستند، اما اتم هاى كربن 14 جديد با سرعت ثابتى جانشين آنها مى شوند. در اين لحظه بدن شما درصد خاصى از اتم هاى كربن 14 در خود دارد. تمام گياهان و جانوران زنده نيز همين درصد كربن 14 را در خود دارند.

تاريخ سنجى يك سنگواره
به محض آنكه موجود زنده اى بميرد، جذب كربن هاى تازه متوقف مى شود. نسبت كربن 12 به كربن 14 براى اين موجود در لحظه مرگ برابر اين نسبت در ساير جانداران است، اما كربن 14 واپاشى مى كند و ديگر چيزى جانشين آن نمى شود.

كربن ۱۴ با نيمه عمر ۵۷۰۰ سال واپاشى مى كند، در حالى كه مقدار كربن ۱۲ موجود در نمونه بدون تغيير باقى مى ماند. با بررسى نسبت كربن 12 به كربن 14 در نمونه و مقايسه آن با همين نسبت در موجودات زنده مى توان سن جسد يك موجود زنده را با دقت نسبتاً بالايى اندازه گرفت.

با استفاده از اين رابطه مى توان سن يك نمونه را با تاريخ سنجى كربن ۱۴ اندازه گرفت.
 

از آنجايى كه نيمه عمر كربن ۱۴ ، ۵۷۰۰ سال است؛ اين روش فقط براى تاريخ سنجى اجسامى به كار مى رود كه ۶ هزار ساله باشند. اما اصول تاريخ سنجى كربن ۱۴ براى ساير ايزوتوپ ها هم به كار مى رود. پتاسيم ۴۰ عنصر راديواكتيو ديگرى است كه به طور طبيعى در بدن ما وجود دارد و نيمه عمر آن ۳/۱ ميليارد سال است.

از ساير راديو ايزوتوپ هاى مفيد براى تاريخ سنجى راديواكتيو مى توان به اورانيوم ۲۳۵ (با نيمه عمر ۷۰۴ ميليون سال)، اورانيوم ۲۳۸ (با نيمه عمر ۵/۴ ميليارد سال)، توريوم ۲۳۲ (نيمه عمر ۱۴ ميليارد سال) و روبيديم ۸۷ (نيمه عمر ۴۹ ميليارد سال) اشاره كرد.

استفاده از راديو ايزوتوپ هاى گوناگون، تاريخ سنجى نمونه هاى زيست شناختى و زمين شناختى را با دقت بالا امكان پذير مى سازد. با اينهمه شايد تاريخ سنجى راديو ايزوتوپ در آينده به اين دقت، ممكن نباشد. هرچيزى كه بعد از دهه ۱۹۴۰ يعنى از زمانى كه استفاده از بمب هاى هسته اى، رآكتورهاى هسته اى و آزمايش هاى هسته اى در فضاى روباز آغاز شده، وضعيت را تغيير داده است و ديگر اندازه گيرى هاى تاريخ سنجى با دقت زياد دشوار مى شود.

Howstuffworks.com