تعیین عمر اشیا

در یک حفاری تکه استخوانی پیدا می شود و باستان شناسان می گویند که این استخوان 5 هزار سال عمر دارد. یک بچه ماموت در آند کشف می شود و عمر آن را بیش از 2 هزار سال تخمین می زنند. اما دانشمندان چگونه می فهمند که یک شیء یا اجساد و بقایای موجودات زنده متعلق به چه زمانی هستند. تاریخ سنجی به وسیله کربن 14 یک روش رایج و مطمئن برای تعیین قدمت بقایای موجودات زنده است ، با این شرط که حداکثر 50 هزار سال عمر داشته باشند.این روش فقط درخصوص اشیایی به کار می رود که یا خود زمانی زنده بوده اند مانند استخوان ، بقایای گیاهان و بقایای اجساد حیوانات و انسان ها و یا این که از موجودات زنده ساخته شده اند. مانند لباسهای پنبه ای یا کتانی ، وسایل چوبی و غیره.

 

اشعه کیهانی هر روز و به مقدار زیاد به اتمسفر زمین می رسد. برای مثال در هر ساعت نیم میلیون تابش کیهانی به هر فرد می تابد. این اشعه کیهانی با اتمهای اتمسفر برخورد می کند و تابشهای ثانویه را به صورت نوترون های پر انرژی به وجود می آورد. این نوترون های پرانرژی با اتمهای نیتروژن برخورد می کنند. پس از برخورد نوترون با نیتروژن 7(14پروتون و 7نوترون) این اتمها به اتمهای کربن 6(14 پروتون و 8نوترون) به اضافه اتمهای هیدروژن (یک پروتون و یک نوترون) تبدیل می شوند.کربن 14 رادیواکتیو است با نیمه عمری حدود 5700 سال. (نیمه عمر مدت زمانی است که نصف اتمهای یک ماده رادیواکتیو به دلیل تابش غیرفعال می شوند).

 

اتمهای کربن 14 که بر اثر تابش کیهانی به وجود آمده اند با اتمهای اکسیژن ترکیب شده و گاز دی اکسیدکربن می دهند. گیاهان این گاز را جذب کرده و بر اثر پدیده فتوسنتز کربن 14 در فیبر گیاهان وارد می شود.حیوانات و انسان ها این گیاهان را می خورند و کربن 14وارد بدن آنها می شود. نسبت کربن 14 به کربن معمولی (کربن)12 در هوا و بدن موجودات زنده در تمام زمانها تقریبا ثابت بوده و هست. تقریبا در هر تریلیون اتم کربن یک اتم ، اتم کربن 14است.کربن 14واپاشی می کند. ولی همیشه تا زمانی که موجود زنده است ، به دلیل تبادل با محیط بیرون اتمهای واپاشیده شده با اتمهای جدید کربن 14جایگزین می شوند و این نسبت تقریبا ثابت می ماند.

 

به محض این که یک موجود زنده می میرد، دریافت کربن آن از محیط قطع می شود. نسبت کربن 12 به کربن 14 در لحظه مرگ موجود با مقدار استاندارد آن در بدن بقیه موجودات زنده برابر است ؛ ولی پس از مرگ کربن 14 واپاشیده شده و با هیچ کربن 14 جدیدی جایگزین نمی شود.کربن 14 بتدریج و با سرعت بسیار کم از بین می رود در حالی که مقدار کربن 12 ثابت است.با به دست آوردن نسبت کربن 12 به کربن 14 در نمونه مورد بررسی و مقایسه آن با مقدار استاندارد این نسبت در موجودات زنده می توان قرنی را که این موجود در آن می زیسته است ، با دقت بسیار خوبی محاسبه کرد. فرمول محاسبه عمر فسیلها با استفاده از کربن 14به شرح زیر است :

پس این نمونه در 18940 سال پیش می زیسته است. چون نیمه عمر کربن 14، 5700 سال است تعیین عمر اجسام با استفاده از کربن 14 فقط در مواردی معتبر است که نمونه حداکثر متعلق به 60هزار سال قبل باشد. پس از این مدت مقدار کربن 14 بسیار ناچیز می شود. البته قوانین کربن 14 برای سایر ایزوتوپ ها هم معتبر است.مواد دیگری هم وجود دارند که هم به صورت رادیواکتیو هم غیرفعال در طبیعت وجود دارند و نسبت آنها هم مقدار ثابتی است از طرفی نیمه عمر طولانی تری هم دارند.

 

مثلا پتاسیم ماده ای است که دو ایزوتوپ فعال و غیرفعال آن در بدن موجودات زنده به طور طبیعی یافت می شود. نیمه عمر پتاسیم 40، 103 میلیون سال است. البته روش تاریخ سنجی رادیواکتیو در آینده قابل استفاده نیست. تمام موجوداتی که بعد از 1940 مرده اند، به دلیل فعالیت های هسته ای بمبهای اتمی ، رآکتورهای هسته ای و آزمایش های هسته ای در فضای باز دچار تغییرات هسته ای شده اند و در آینده تشخیص درصد رادیواکتیویته طبیعی در این موجودات از رادیواکتیویته حاصل از این فعالیت های هسته ای مشکل خواهد بود.