Fosil yakıt emisyonları radyokarbon randevu güvenilirliğini azaltma tehdidi altındadır

Anonim

Fosil yakıt emisyonları radyokarbon randevu güvenilirliğini azaltma tehdidi altındadır

Bilim

David Szondy

22 Temmuz 2015

Analiz için hazırlanan bir radyokarbon örneği (Kredi: CSIRO)

Radyokarbon tarihlemesi, arkeologların Stonehenge binasından uluslararası ticaretin başlangıcına kadar her şeye yeni bir ışık tutmasına olanak veren bilimin en büyük araçlarından biridir. Bununla birlikte, Imperial College London'dan yeni bir çalışma, fosil yakıt karbon emisyonlarının radyoaktif karbon izotoplarını çok seyreltebileceğini ileri sürüyor. On yıllar boyunca modern eserler ile bin yaşın üzerindeki insanlar arasında ayrım yapmak zor olacak.

Çok garip bir zihinsel tabloyu çağrıştırıyor olabilir, ancak Dünyadaki her canlı şeyin kendi öleceği anı yakalamaya başlaması için kendi iç saati vardır. Ve bu Amerikan fizik kimyacı Willard Libby'nin 1940'ların sonlarında radyokarbon tarihlemesini keşfettiği zaman Nobel Ödülü'nü kazandığı şey.

Radyoaktif izotopların sabit ve tahmin edilebilir bir oranda bozulduğu çok basit bir prensibe dayanmaktadır. Radyum, örneğin, yaklaşık 1.600 yıllık bir yarı ömre sahiptir. Yani, eğer katı bir radyum bloğunuz varsa, bunun yarısı 1600 yıl içinde diğer unsurlara da bozulur. Başka bir 1.600 yılda, bunların yarısı çürümeye devam etti ve hepsi bitene kadar devam etti. Eğer radyum bloğunuzun aslında ne kadar saf olduğunu biliyorsanız, ne kadar radyus kaldığını ölçerek kaç yaşında olduğunu hesaplamak nispeten kolaydır. Bu, radyosunun tarihlendirilmesi gereken sağlam bloklara sahipseniz çok yararlı bir araçtır, ancak ilk etapta ne kadar radyum olduğunu bilmiyorsanız, iş daha da zorlaşır.

Canlılar için, ölçebildiğimiz bir radyoaktif izotopumuz var. Karbon-14 olarak adlandırılır ve atmosferdeki kozmik ışın nötronları çarpıcı azot atomları tarafından yaratılır. Bu doğal olarak radyoaktif karbon formunun, 5, 568 yıl - 30 yıl arasında bir yarı ömrü vardır ve canlılar tarafından gıda veya solunum şeklinde emilir. Bir organizma öldüğünde, yeni karbon-14'ü emer ve saat geçmeye başlar.

Bilim adamlarının, öldüğü zaman bir organizmada karbon-14'ün ne kadar olduğunu ölçmelerine izin veren, izotopun, daha güvenilir bir ağaç halkası randevusuna karşı radyokarbon tarihlerini karşılaştırarak kalibre edilebilen, az çok sabit bir hızda üretildiği varsayımıdır. Karbon-14'ün diğer karbon izotoplarına oranı sabit olduğundan ve bir organizma öldükten sonra yeni karbon-14 emilmediğinden, organizmanın onlarca hatta yüz binlerce yıl öncesine kadar öldüğü zamanı tahmin etmek mümkündür. Antik organik bileşiklerde karbon-14'ün kararlı karbon izotoplarına oranını ölçerek.

Arkeolojiye ve diğer alanlara iyi hizmet vermiştir, ancak şimdi bir rahatsızlık noktasında. Imperial College London'daki Fizik Bölümü ve Grantham Enstitüsü'nden Heather D Graven'in yeni bir araştırması, fosil yakıt emisyonlarının karbon-14'ün diğer izotoplara oranını büyük ölçüde değiştirerek kafa karıştırıcı şeyler olduğunu gösteriyor. Çalışması atmosferi ve tek kutulu karbon rezervuarları olarak temsil edilen biyosferle tek boyutlu bir kutu difüzyon modeliyle basit bir karbon döngüsü modelini kullanıyor.

Bu modele göre, araç ve endüstri tarafından atmosfere pompalanan karbon, karbon-14'ü büyük miktarlarda "fosil " karbonu ile seyreltiyor. Fosil yakıt kaynakları büyük ölçüde ölü organizmalardan türemiş olsa da, onlar milyonlarca yıllıkdır ve bir zamanlar içerdikleri karbon-14'ün tümü, sadece kararlı izotoplar bırakarak uzun zaman önce yok olmuştur. Bu yakıtlardan karbon bileşikleri atmosfere yayıldıkça, doğal karbon-14 oranını diğer izotoplara değiştirirler, bu nedenle atmosfer çok daha eski görünür. Sonuç olarak, modern organizmalar bu karbonu aldıkça ve nihayetinde ölürken, onlar da gerçekte olduklarından daha yaşlı görünürler.

Graven, atmosfere pompalanan karbon miktarının o kadar büyük olduğunu söylüyor: 2050 yılına kadar, yeni yapılmış bir pamuklu tişört, 11. yüzyılda William the Conqueror tarafından giyilen bir elbise olarak aynı radyokarbon tarihine sahip olacak. Ayrıca şu anki oranın, 2020 tarafından fark edilebileceğini söylüyor.

Çalışma, eğer bu gerçekleşirse, sadece arkeolojinin etkilerini değil, aynı zamanda hileli sanat eserlerini tespit etmek, yasadışı fildişi ve diğer önemli alanları tespit etmek için de geçerli olacaktır. Bununla birlikte, eğer karbon emisyonları büyük ölçüde azaltılabilirse, etkiler zamanla azaltılabilir veya hatta ortadan kaldırılabilir.

Akılda tutulması gereken bir nokta da, bu çalışma ile ilgili önemli olan şeyin, karbon emisyonlarının radyokarbon tarihlemesini etkilediği değil, Graven 'in modeline göre yaptıkları ölçek olduğu yönündedir. Aslında, işaret ettiği gibi, yapay karbonun etkisi tekniğin ilk günlerinden beri her zaman iyi bilinmektedir. Bu, ilk çalışılan Hans Suess adındaki Endüstriyel veya Suess etkisi olarak adlandırılır. Endüstriyel karbon yaklaşık 1880 yılından bu yana çıkıyor ve atmosferik emisyonlarla sınırlı değildi. Birçok gübreler, böcek ilaçları ve diğer tarımsal kimyasallar, ürünlere düzenli olarak püskürtülen ve eskimo kirletici olarak hesaba katılması gereken petrokimyasallar kullanır.

Bu yeterli değilse, Graven'in de not ettiği Bomba etkisi de var. Bu, adını 1945'te Müttefiklerle başlayan ve Çin ile 1980'de sona eren açık hava atomik testinden alır. Bu nükleer silahların yerden 45 yıl sonra kurulması, karbon-14'te normal miktarın iki katına çıkmasına neden oldu. zaman geçtikçe düşüyor ve atmosferik izotop biyosfere emiliyor.

Bu, fosil karbonun daha eski görünmesini sağladığı gibi, atmosferin daha genç görünmesini sağladı. Sonuçta, radyokarbon tarihlemesinin her zaman büyük bir hata payı vardı. Bunun bir kısmı tekniğin doğal bir parçasıdır, ancak kısmen modern atmosferdeki kafa karıştırıcı karışımlardan kaynaklanmaktadır. Sonuç şu ki, bugün 300 yıl içinde ( "bugün " 1950 olarak tanımlanmaktadır) modern bir şeydir. Graven 'in modeli tutulursa, bu 300 yıllık marjın 1000 yıl işaretini geçene kadar birkaç asır öncesine yayılacağı anlamına gelir.

Fakat bunun radyokarbon randevusu üzerinde ne gibi bir etkisi olacak? Star Trek tricorder'ları ve CSI bölümlerine bakılmaksızın, bir cihaz üzerinde bir cihaz üzerinde gezinme ve bir kadran okuma meselesi değildir. Hataları ortadan kaldırmak ve olası sonuçları çıkarmak için tasarlanmış kesişen karmaşık mantık süreçleri. Buna ek olarak, cinayet ve sahteciliği içeren meşhur vakaların çoğu, bir şeyin ne kadar eski olduğuna dayanmıyor, ama ne kadar genç, ki bunu kanıtlamak daha kolay. Eski bir şişeye yeni şarabı koy ve Son Akşam Yemeği'nde olduğu gibi kurtulmaktan kurtulabilirsin. Plastik bir mantarla kapat, ve sen de yıktın.

Akılda tutulması gereken diğer bir konu da, çalışmanın çok önemli sonuçları olmasına rağmen, karbon tarihlemeyi geçersiz kılmamasıdır. Fosil yakıt karbonu, herhangi bir eski malzemenin yaşını etkilemeyecektir. Sadece daha yeni olanları işlemek için daha zor hale getirir. Katiller özgürce yürümeyecekler ve insanlar William Conqueror'un "Eric Bloodaxe Rules Okay " tişörtlerini giydiğini düşünmeyecekler.

Ortalama olan, radyokarbon tarihlendirmenin daha yeni dönemler için çok daha fazla doğrulamaya ihtiyaç duymasıdır. Bilim adamları, atomik testlerden sonra atmosferde yükselen stronsiyum 90 gibi çok modern izotopları göz önünde bulundurmalılar ve aynı zamanda eskime materyalleri için hangi karbon bileşiklerini kullandıklarına dikkat etmeliler. Örneğin, herhangi bir yerden gelebilecek karbon toplanması, özellikle lignin ya da kollajene bakmak için yol vermesi gerekebilir.

Ayrıca, buluntuların temeli de çok önemli olacaktır. Arkeologlar, mühürlü bağlamlar olarak adlandırılanlara çok meraklılar. Yani, stratigrafide gömülü buluntuları, tarihi bir tarihte madeni paralar içeren bir katmanı ve yukarıdaki tabakadan oluşan katmanı içeren, antik Romano-İngiliz Colchester kentinde bir toprak tabakası gibi olası tarihler için doğrulanabilir bir kitapçıklar sağlayan keşifler. yıl şehir bir isyanda meşhur yere yakıldı. Bu ikisi arasındaki tabakadaki herhangi bir şey, çapraz referans sağlayan bu iki tarih arasında biriktirilmiş olmalıdır.

Bununla birlikte, çalışmanın sorunlu bir yönü, Graven'in emisyonları büyük ölçüde kontrol ederek karbon-14 oranlarını pre-endüstriyel seviyelere geri getirebileceği iddiasıdır. Bir bakıma, problemi düzeltebilir, ancak karbon-14 seviyelerinin, istenildiği gibi radyoaktif ya da radyoaktif olmayan izotoplar ekleyerek yapay olarak manipüle edilebildiğini kesin olarak belirleyen bir başkasını tanıtarak. Radyokarbon tarihlemenin öncülü karbon-14'ün doğal olarak sabit bir oranda üretilmesidir. Karbon-14 oranının artık bir düzenleme ürünü olduğu anlaşılırsa, 20. yüzyılın ortalarından itibaren gelen radyokarbon, regülatörün güvenilirliği konusunda her zaman bir dipnot ile kalifiye olacaktır.

Çalışma Ulusal Bilimler Akademisi (PNAS) Bildiriler Kitabı'nda yayınlandı.

Kaynak: Imperial College Londra

Analiz için hazırlanan bir radyokarbon örneği (Kredi: CSIRO)