Szukaj

poniedziałek, 23 kwiecień 2018
Strona główna arrow Prasa arrow Atomowa epopeja


Atomowa epopeja PDF Drukuj E-mail
Dodał wtorek
poniedziałek, 21 marzec 2005
Archeologia
Wiek określany metodą C14 zawiera błąd

Rzeczpospolita - 29.03.99 Nr 75

Opracowana w latach 50. metoda określania wieku przedmiotów na podstawie mierzenia w nich zawartości węgla radioaktywnego C14 zrewolucjonizowała archeologię. Oczywiście, żaden archeolog sam nie dokonuje takich analiz, jedynie wysyła próbki do wyspecjalizowanego laboratorium do Berlina, Petersburga, Gliwic, Groningen w Holandii. O tak zwanej metodzie C14 słyszeli wszyscy, wielu badaczy z niej korzysta, dziennikarze powołują się na nią co chwila, lecz tak naprawdę, mało kto wie, na czym ona polega, i mało kto wie, że jest ona niedoskonała, niedokładna, dostarcza danych z błędem.

Długa droga


C14 jest izotopem węgla. Izotopy są atomami, które posiadają taką samą liczbę protonów, lecz inną liczbą neutronów. Zawartość w atmosferze izotopu C14 nie była identyczna w ciągu dziesiątków tysięcy lat, zmieniała się w sposób naturalny, w zależności od aktywności Słońca, zmian pola magnetycznego planety, wahnięć w wymianie węgla pomiędzy oceanem, atmosferą i biosferą.

W oceanie, atmosferze, roślinach i zwierzętach, na każdy tysiąc miliardów atomów węgla, tylko jeden jest izotopem C14, z jądrem złożonym z 6 protonów i 8 neutronów, razem - C (chemiczny symbol pierwiastka węgla) 14. Normalny atom węgla zawiera 6 protonów i 6 neutronów, razem C12. Nie jest on radioaktywny, w przeciwieństwie do radioaktywnego izotopu C14, który spontanicznie nieustannie dezintegruje się w promieniotwórczym procesie.

Ale też C14 nieustannie powstaje. Atomy izotopu C14 tworzą się wysoko w atmosferze, z protonów przybywających z kosmosu i bombardujących atmosferę, gdzie tworzą neutrony, a te z kolei "przebijają" atomy azotu przemieniając je w węgiel C14. Ten zaś, tak jak inne "normalne węgle", łączy się z tlenem tworząc cząsteczki dwutlenku węgla. Z kolei ten gaz uczestniczy w wielkim cyklu wymiany pomiędzy wodą, powietrzem, ziemią. Miesza się z powietrzem, z wodami jezior i rzek, dociera do największych głębin oceanicznych, wnika w rośliny (zjadane przez zwierzęta i ludzi) podczas fotosyntezy, jest przez nie wydalany, gdy oddychają i gdy rozkładają się. Ulega samodestrukcji, ale też we florze i w faunie odnawia się, toteż dopóki rośliny i zwierzęta (i ludzie) żyją, dopóki oddychają powietrzem, poziom C14 jest w ich organizmach taki sam.

Start od śmierci


Ale z chwilą, gdy roślina, zwierzę, człowiek przestaje żyć, wymiana ta zostaje przerwana, od momentu śmierci - izotopu już tylko ubywa, C14 będzie się radioaktywnie dezintegrować, w miejsce "skasowanych" atomów nie przybędą nowe. Właśnie na tym mechanizmie oparta jest metoda określania wieku. Dopóki organizm żyje, poziom zawartości w nim C14 pozostaje stały, taki sam jak w atmosferze, po śmierci - poziom ten spada. Dlatego metoda C14 ma zastosowanie wyłącznie do szczątków organicznych - na przykład zbóż, drewna, kości, węgli z ogniska, skorup ślimaków, itp.

Znając rytm rozpadu C14 oraz aktualną zawartość C14 w danym obiekcie - można obliczyć czas, jaki upłynął od chwili, gdy nastąpiła śmierć. Ów rytm to okres (w przypadku każdego pierwiastka radioaktywnego inny), po upływie którego połowa wszystkich radioaktywnych atomów rozpadnie się. Co prawda, radioaktywność jest zjawiskiem losowym, przypadkowym, toteż z zasady niemożliwe jest przewidywanie, kiedy jakiś konkretny atom rozpadnie się, może to nastąpić równie dobrze po upływie sekundy, jak i tysięcy lat. Ale radioaktywność jest równocześnie zjawiskiem statystycznym i dlatego można obliczyć, po jakim czasie zniknie duża część izotopowych atomów. Mówi się wówczas o OKRESIE POŁOWICZNEGO ROZPADU, w którym połowa izotopowych atomów zdezintegruje się. W przypadku C14, okres połowicznego rozpadu wynosi 5730 lat. Oznacza to, na przykład, że ze 100 miliardów atomów C14 (tyle zawierają dwa gramy normalnego węgla) po upływie 5730 lat pozostanie 50 miliardów; po upływie 11 460 lat (2 x 5730) pozostanie 25 miliardów; po upływie 22 920 lat (4 x 5730) pozostanie 12,5 miliarda, i tak dalej. Wystarczy teraz policzyć atomy izotopu C14, jakie jeszcze pozostały w danej próbce, aby poznać, kiedy nastąpiła śmierć organizmu, z którego ta próbka pochodzi, kiedy zaczęło ubywać z niej C14 - w porównaniu z liczbą atomów C12, których liczba nie ulega zmianie.

Do tego "prostego" obliczenia potrzebna jest bardzo skomplikowana i precyzyjna aparatura. Ale i ona nie zapewnia dokładności w obliczaniu wieku. 30 lat temu okazało się, że istnieje różnica między rzeczywistym wiekiem przedmiotów ze starożytnego Egiptu, o których wiedziano dokładnie, kiedy powstały - a wiekiem określonym metodą C14. Zaczęto poszukiwać źródła błędu. Nie tkwi ono w samej metodzie, lecz w przyrodzie.

Błąd w założeniu


Metodę C14 opierano początkowo na przekonaniu, że znany jest pierwotny poziom C14 w atmosferze w czasie, gdy żywy organizm, z którego pochodzi badana próbka, jeszcze uczestniczył w wymianie dwutlenku węgla, a więc także izotopu C14 - z atmosferą. Zakładano, że poziom ten nie uległ zmianie w ciągu ostatnich 50 milionów lat. Dzieje ludzkości liczą 5 milionów lat, cywilizacji 10 000 lat, toteż wszystko co dotyczy człowieka, archeologii - mieści się w tych 50 milionach lat, stąd teoretyczna przydatność metody.

Tymczasem tak nie jest. Poziom C14 w atmosferze Ziemi zmieniał się, podobnie jak proporcje zawartości izotopu w wodzie, a tym samym - w żywych organizmach. Badania wykazały, że ziemskie pole magnetyczne wpływa na zawartość C14 w atmosferze. Pole to zmienia bieg cząstek kosmicznych uczestniczących w tworzeniu izotopu. W Laboratorium Słabej Radioaktywności w Gif-sur-Yvette (Francja) uzyskano ciągły zapis ziemskiego pola magnetycznego, od współczesności do 80 000 lat wstecz, na podstawie analizy odwiertów z dna morskiego.

W okresie od 10 000 do 45 000 lat temu, pole to było wyraźnie słabsze, zaś poziom C14 w powietrzu - wyższy. W rezultacie, wiek obliczany dla próbek tego okresu musi być zrewidowany, tzn. konkretnie przedmioty te są starsze. Na podstawie znajomości zmian ziemskiego pola magnetycznego w przeszłości obliczono poprawki, jakie należy uwzględniać w przypadku dat uzyskanych metodą C14. Na przykład, obozowisko łowców ze schyłku epoki lodowcowej, którego wiek określono metodą C14 na 12 000 lat, po uwzględnieniu poprawek biorących pod uwagą zmienność pola magnetycznego wynosi o około 2000 lat więcej. W przypadku węgli z ogniska płonącego w jaskini w epoce lodowcowej, ma to oczywiście znaczenie, ale jednak nie takie, jak w przypadku choćby Całunu Turyńskiego, gdzie błąd rzędu 2000 lat, a nawet 1000 czy choćby tylko 500 lat, jest dyskwalifikujący.

Czy i jak nauka poradziła sobie z tym problemem?

Krzysztof Kowalski - www.rzeczpospolita.pl
<< wstecz   dalej >>

Sponsor
Hosting w KEI.pl
Reklama
Copyright © 2001 - 2006. Wszystkie prawa zastrzeżone. Mambo. powered by www.webdeco.pl. Hosting w Kei.pl - serwery dedykowane, kolokacja, Kalendarz rajdowy