فرمول محاسبه عمر فسیل ها - روش تعیین قدمت اشیا

در یک حفاری تکه استخوانی پیدا می‌شود و باستان‌شناسان می‌گویند که این استخوان 5 هزار سال عمر دارد. یک بچه ماموت در آند کشف می‌شود و عمر آن را بیش از 2 هزار سال تخمین می‌زنند. اما دانشمندان چگونه می‌فهمند که یک شیء یا اجساد و بقایای موجودات زنده متعلق به چه زمانی هستند. تاریخ‌سنجی 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 می‌رود که یا خود زمانی زنده بوده‌اند مانند: استخوان، بقایای گیاهان، بقایای اجساد حیوانات و انسان‌ها و یا اینکه از موجودات زنده ساخته شده‌اند. مانند لباس‌های پنبه‌ای یا کتانی، وسایل چوبی و غیره.

کربن 14 چگونه ساخته می‌شود؟

اشعه کیهانی هر روز و به مقدار زیاد به اتمسفر زمین می‌رسد. برای مثال در هر ساعت نیم میلیون تابش کیهانی به هر فرد می‌تابد. این اشعه کیهانی با اتم‌های اتمسفر برخورد می‌کند و تابش‌های ثانویه را به صورت نوترون‌های پرانرژی به وجود می‌آورد. این نوترون‌های پرانرژی با اتم‌های نیتروژن برخورد می‌کنند. 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 می‌شوند .کربن 14 رادیواکتیو است با نیمه‌عمری حدود 5700 سال. (نیمه عمر مدت زمانی است که نصف اتم‌های یک ماده رادیواکتیو به دلیل تابش غیرفعال می‌شوند).

کربن 14 در موجودات زنده

اتم‌های کربن 14 که بر اثر تابش کیهانی به وجود آمده‌اند با اتم‌های اکسیژن ترکیب شده و گاز دی‌اکسیدکربن می‌دهند. گیاهان این گاز را جذب کرده و بر اثر پدیده فتوسنتز کربن 14 در فیبر گیاهان وارد می‌شود. حیوانات و انسان‌ها این گیاهان را می‌خورند و کربن 14وارد بدن آنها می‌شود. نسبت کربن 14 به کربن معمولی کربن 12 در هوا و بدن موجودات زنده در تمام زمانها تقریبا ثابت بوده و هست و تقریبا در هر تریلیون اتم کربن یک اتم، اتم کربن 14است. کربن 14 واپاشی می‌کند. ولی همیشه تا زمانی که موجود زنده است، به دلیل تبادل با محیط بیرون اتم‌های واپاشیده شده با اتم‌های جدید کربن 14جایگزین می‌شوند و این نسبت تقریبا ثابت می‌ماند.

تعیین تاریخ یک فسیل

به محض این که یک موجود زنده می‌میرد، دریافت کربن آن از محیط قطع می‌شود. 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 نمی‌شود. کربن 14 بتدریج و با سرعت بسیار کم از بین می‌رود 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 می‌توان قرنی را که این موجود در آن می‌زیسته است، با دقت بسیار خوبی محاسبه کرد.
فرمول محاسبه عمر فسیل‌ها با استفاده از کربن 14 به شرح زیر است:

پس این نمونه در 18940 سال پیش می‌زیسته 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 می‌شود.

مواد دیگر برای تعیین عمر

البته قوانین کربن 14 برای سایر ایزوتوپ‌ها 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 طولانی‌تری هم دارند. مثلا پتاسیم ماده‌ای است که دو ایزوتوپ فعال و غیرفعال آن در بدن موجودات زنده به طور طبیعی یافت می‌شود. نیمه عمر پتاسیم 40، 103 میلیون سال است.

البته روش تاریخ‌سنجی رادیواکتیو در آینده قابل استفاده نیست. تمام موجوداتی که بعد از سال 1940 مرده‌اند، به دلیل فعالیت‌های هسته‌ای بمب‌های اتمی، رآکتورهای هسته‌ای و آزمایش‌های هسته‌ای در فضای باز دچار تغییرات هسته‌ای شده‌اند و در آینده تشخیص درصد رادیواکتیویته طبیعی در این موجودات از رادیواکتیویته حاصل از این فعالیت‌های هسته‌ای مشکل خواهد بود.

گردآورنده: دنیاها، دانشنامۀ فارسی | www.donyaha.ir