Със сигурност сте слушали и чели истории за забележителни древни артефакти. При археологически разкопки, откриват парче от дървен инструмент и археолозите разбират, че то е на 5000 години. В Андите попадат на мумия на дете, за която археолозите казват, че е на 2000 години. Но как могат да знаят това? Какви методи използват учените, за да определят възрастта на древните находки? Тук ще ви обясним ролята на така наречения въглерод-14 при въглеродното датиране.
Чрез въглерод-14 може да се определи възрастта на определени археологически артефакти с биологически произход до около 50 000 години. Използва се за датирането на неща като кости, дрехи, растителни фибри, произхождащи от относително близкото минало.
Откъде идва въглерод-14?
Космическите лъчи навлизат в земната атмосфера всеки ден. Всеки човек е облъчван от около 500 000 такива лъчи на час. Често се случва космически лъч да се сблъска с атом в атмосферата, създавайки вторичен комически лъч под формата на енергетичен неутрон, а тези неутрони се сблъскват с азотни атоми. Когато това се случи, атомът азот-14 (седем протона, седем неутрона) се превръща в атом въглерод-14 (шест протона, осем неутрона) и водороден атом (един протон, нула неутрона). Въглерод-14 е радиоактивен, с период на полуразпад 5700 години.
Карбон-14 и живота
Атомите карбон-14, които космическите лъчи създават, се комбинират с кислорода и образуват въглероден диоксид, който растенията абсорбират. Животните и хората се хранят с растения и също приемат въглерод-14. Съотношението между нормален въглерод (въглерод-12) и въглерод-14 във въздуха във всички живи организми във всеки един момент е почти постоянно. Един на трилион въглеродни атоми е въглерод-14.
Атомите въглерод-14 непрекъснато се разпадат, но се подменят от нови атоми с постоянно темпо. В този момент, тялото ви съдържа определен процент атоми въглерод-14, както и всички живи растения и животни.
Датиране на фосили
Щом жив организъм умре, той спира да приема нов въглерод. Съотношението между въглерод-12 и въглерод-14 в момента на смъртта е същото като при всички други живи неща, но въглерод-14 се разпада и спира да бъде подменян. Периодът му на полуразпад е 5700 години, докато количеството въглерод-12 остава същото. Изчислявайки съотношението между въглерод-12 и въглерод-14 в пробата и сравнявайки го със съотношението в жив организъм, можем да установим възрастта на фосила с голяма точност.
Понеже периодът на полуразпад на въглерод-14 е около 5700 години, той е подходящ за датиране на артефакти на възраст максимум 60 000 години. Принципът обаче може да се приложи и при други изотопи. Калий-40 е друг радиоактивен елемент, който се открива в тялото и има период на полуразпад 1.3 милиарда години. Радиоактивно датиране може да се прави още с уран-235 (полуразпад 704 милиона години), уран-238 (полуразпад 4.5 милиарда години), торий-232 (полуразпад 14 милиарда години) и рубидий-87 (полуразпад 49 милиарда години).
Използването на различни изотопи позволява датирането на биологически и геоложки проби с голяма точност. Радиоизотопното датиране обаче може да не действа толкова добре в бъдеще. Всичко, което е загинало след 1940г, когато ядрени бомби, ядрени реактори и ядрени изпитания са започнали да пръскат радиация, ще е по-трудно да бъде точно датирано.
