تعیین عمر اشیا و بقایای اجساد کشف شده

● در حفاری های باستان شناسی
در یك حفاری تكه استخوانی پیدا می شود و باستان شناسان می گویند كه این استخوان ۵ هزار سال عمر دارد. یك بچه ماموت در آند كشف می شود و عمر آن را بیش از ۲ هزار سال تخمین می زنند. اما دانشمندان چگونه می فهمند كه یك شیء یا اجساد و بقایای موجودات زنده متعلق به چه زمانی هستند. تاریخ سنجی به وسیله كربن ۱۴ یك روش رایج و مطمئن برای تعیین قدمت بقایای موجودات زنده است ، با این شرط كه حداكثر ۵۰ هزار سال عمر داشته باشند .این روش فقط در خصوص اشیایی به كار می رود كه یا خود زمانی زنده بوده اند مانند استخوان ، بقایای گیاهان و بقایای اجساد حیوانات و انسان ها و یا این كه از موجودات زنده ساخته شده اند. مانند لباسهای پنبه ای یا كتانی ، وسایل چوبی و غیره.
كربن ۱۴ چگونه ساخته می شود؟ اشعه كیهانی هر روز و به مقدار زیاد به اتمسفر زمین می رسد. برای مثال در هر ساعت نیم میلیون تابش كیهانی به هر فرد می تابد. این اشعه كیهانی با اتمهای اتمسفر برخورد می كند و تابشهای ثانویه را به صورت نوترون های پر انرژی به وجود می آورد. این نوترون های پرانرژی با اتمهای نیتروژن برخورد می كنند. پس از برخورد نوترون با نیتروژن ۷(۱۴پروتون و ۷نوترون) این اتمها به اتمهای كربن ۶(۱۴ پروتون و ۸نوترون) به اضافه اتمهای هیدروژن (یك پروتون و یك نوترون) تبدیل می شوند. كربن ۱۴ رادیواكتیو است با نیمه عمری حدود ۵۷۰۰ سال. (نیمه عمر مدت زمانی است كه نصف اتمهای یك ماده رادیواكتیو به دلیل تابش غیرفعال می شوند.
● كربن ۱۴ در موجودات زنده
اتمهای كربن ۱۴ كه بر اثر تابش كیهانی به وجود آمده اند با اتمهای اكسیژن تركیب شده و گاز دی اكسید كربن می دهند. گیاهان این گاز را جذب كرده و بر اثر پدیده فتوسنتز كربن ۱۴ در فیبر گیاهان وارد می شود. حیوانات و انسان ها این گیاهان را می خورند و كربن ۱۴وارد بدن آنها می شود. نسبت كربن ۱۴ به كربن معمولی (كربن)۱۲ در هوا و بدن موجودات زنده در تمام زمانها تقریبا ثابت بوده و هست. تقریبا در هر تریلیون اتم كربن یك اتم ، اتم كربن ۱۴است. كربن ۱۴ واپاشی می كند. ولی همیشه تا زمانی كه موجود زنده است ، به دلیل تبادل با محیط بیرون اتمهای واپاشیده شده با اتمهای جدید كربن ۱۴جایگزین می شوند و این نسبت تقریبا ثابت می ماند.
● تعیین تاریخ یك فسیل
به محض این كه یك موجود زنده می میرد، دریافت كربن آن از محیط قطع می شود. نسبت كربن ۱۲ به كربن ۱۴ در لحظه مرگ موجود با مقدار استاندارد آن در بدن بقیه موجودات زنده برابر است ؛ ولی پس از مرگ كربن ۱۴ واپاشیده شده و با هیچ كربن ۱۴ جدیدی جایگزین نمی شود. كربن ۱۴ بتدریج و با سرعت بسیار كم از بین می رود در حالی كه مقدار كربن ۱۲ ثابت است. با به دست آوردن نسبت كربن ۱۲ به كربن ۱۴ در نمونه مورد بررسی و مقایسه آن با مقدار استاندارد این نسبت در موجودات زنده می توان قرنی را كه این موجود در آن می زیسته است ، با دقت بسیار خوبی محاسبه كرد.
فرمول محاسبه عمر فسیلها با استفاده از كربن ۱۴به شرح زیر است :
پس این نمونه در ۱۸۹۴۰ سال پیش می زیسته است. چون نیمه عمر كربن ۱۴، ۵۷۰۰ سال است تعیین عمر اجسام با استفاده از كربن ۱۴ فقط در مواردی معتبر است كه نمونه حداكثر متعلق به ۶۰هزار سال قبل باشد. پس از این مدت مقدار كربن ۱۴ بسیار ناچیز می شود. البته قوانین كربن ۱۴ برای سایر ایزوتوپ ها هم معتبر است. مواد دیگری هم وجود دارند كه هم به صورت رادیواكتیو 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 كه دو ایزوتوپ فعال و غیرفعال آن در بدن موجودات زنده به طور طبیعی یافت می شود. نیمه عمر پتاسیم ۴۰، ۱۰۳ میلیون سال است. البته روش تاریخ سنجی رادیواكتیو در آینده قابل استفاده نیست. تمام موجوداتی كه بعد از ۱۹۴۰ مرده اند، به دلیل فعالیت های هسته ای بمبهای اتمی ، رآكتورهای هسته ای و آزمایش های هسته ای در فضای باز دچار تغییرات هسته ای شده اند و در آینده تشخیص درصد رادیو اكتیویته طبیعی در این موجودات از رادیو اكتیویته حاصل از این فعالیت های هسته ای مشكل خواهد بود.

منبع : حامد منصف