Kaip veikia radijo anglies pažinčių metodas ir ar jis patikimas?

„Radiocarbon“ pažintys yra viena geriausiai žinomų archeologinių pasimatymų būdai prieinami mokslininkams, ir daugybė plačiosios visuomenės žmonių apie tai bent jau yra girdėję. Tačiau yra daug klaidingų nuomonių apie tai, kaip veikia angliavandeniliai ir kokia yra patikima technika.

Radiokarbonato pažinimas buvo išrastas šeštajame dešimtmetyje amerikiečių chemiko Willardo F. Libby ir keli jo studentai Čikagos universitete: 1960 m. Už išradimą jis laimėjo Nobelio chemijos premiją. Tai buvo pirmasis kada nors išrastas absoliutus mokslinis metodas: tai yra, ši technika buvo pirmoji, leidusi tyrėjui nustatyti, kiek seniai mirė organinis objektas, ar jis yra kontekstas arba ne. Drovus datos antspaudas ant objekto, jis vis dar yra geriausias ir tiksliausias sugalvotas pasimatymo būdas.

Visi gyvi daiktai keičiasi dujomis Anglies 14 (C14) su aplinka aplink juos - gyvūnai ir augalai keičia anglį 14 su atmosfera, žuvys ir koralai keičiasi anglimi su vandenyje ištirpintu C14. Per visą gyvūno ar augalo gyvenimą C14 kiekis yra puikiai subalansuotas su jo aplinka. Kai organizmas miršta, pusiausvyra nutrūksta. Mirusio organizmo C14 lėtai suyra žinomu greičiu: jo „pusinės eliminacijos laikas“.

Pusinės eliminacijos laikas izotopas kaip ir C14, laikas, per kurį reikia sunaikinti pusę jo: C14 kas 5,730 metų jo nebėra. Taigi, jei išmatuosite C14 kiekį negyvame organizme, galite išsiaiškinti, kaip seniai jis nustojo keistis anglimi atmosferoje. Atsižvelgiant į sąlyginai nesugadintas aplinkybes, radioaktyviojo anglies laboratorija gali tiksliai išmatuoti radioaktyviojo anglies kiekį negyvame organizme net prieš 50 000 metų; po to C14 liko nedaug.

Vis dėlto yra problema. Anglies atmosferoje svyruoja esant žemės magnetinis laukas ir saulės aktyvumas. Jūs turite žinoti, koks tuo metu buvo atmosferos anglies lygis (radijo angliavandenilių rezervuaras) organizmo mirties, kad būtų galima apskaičiuoti, kiek laiko praėjo nuo organizmo mirė. Tai, ko jums reikia, yra liniuotė, patikimas rezervuaro žemėlapis: kitaip tariant, natūralus objektų rinkinys gali saugiai nustatyti datą, išmatuoti jos C14 kiekį ir tokiu būdu nustatyti bazinį rezervuarą tam tikrais metais.

Laimei, mes turime organinį objektą, kuris kasmet seka anglies kiekį atmosferoje: medžio žiedai. Medžiai augimo žieduose palaiko anglies 14 pusiausvyrą - ir medžiai gamina žiedą kiekvienais metais. Nors mes neturime 50 000 metų medžių, mes iš dalies sutampame žiedų rinkinius, siekiančius 12 594 metus. Taigi, kitaip tariant, turime gana tvirtą būdą kalibruoti neapdorotų angliavandenilių datas paskutiniaisiais 12 594 mūsų planetos praeities metais.

Tačiau prieš tai turima tik fragmentiškų duomenų, todėl labai sunku tiksliai apibrėžti tai, kas senesnis nei 13 000 metų. Galimi patikimi įverčiai, tačiau esant dideliems +/- faktoriams.

Kaip jūs galite įsivaizduoti, mokslininkai nuo Libby atradimo bandė atrasti kitus organinius objektus, kuriuos galima saugiai datuoti data. Į kitus ištirtus organinių duomenų rinkinius buvo įtraukti kintamieji (nuosėdinių uolienų sluoksniai, kurie buvo klojami kasmet ir kuriuose yra organinių medžiagų, giliųjų vandenynų koralų, speleotems (urvų nuosėdos) ir vulkaninės tefros; tačiau yra problemų dėl kiekvieno iš šių metodų. Į urvų nuosėdas ir nuosėdas gali būti įtraukta sena dirvožemio anglis, ir vis dar neišspręstos problemos, susijusios su kintančiu C14 kiekiu vandenyno koralai.

Dešimtajame dešimtmetyje mokslininkų koalicija, vadovaujama Paula J. Reimer iš CHRONO klimato, aplinkos ir chronologijos centras, Belfaste Karalienės universitete, pradėjo kurti išsamų duomenų rinkinį ir kalibravimo įrankį, kurį jie pirmiausia pavadino CALIB. Nuo to laiko CALIB, dabar pervadintą į IntCal, keletą kartų buvo tobulinamas. „IntCal“ sujungia ir sustiprina medžių žiedų, ledo šerdžių, tefros, koralų ir speleotemų duomenis į sugalvokite žymiai patobulintą kalibravimo rinkinį, skirtą c14 datoms nuo 12 000 iki 50 000 metų prieš. Paskutinės kreivės buvo ratifikuotos 21-oji tarptautinė radiokarbonų konferencija 2012 m. liepos mėn.

Per pastaruosius kelerius metus naujas potencialus radijo angliavandenilių kreivių tobulinimo šaltinis yra Suigetsu ežeras Japonijoje. Suigetsu ežero kasmet susidarančios nuosėdos turi išsamią informaciją apie aplinkos pokyčius per pastaruosius 50 000 metų, kurio radijo angliavandenilių specialistas PJ Reimeris mano, kad jis bus toks pat geras, o galbūt ir geresnis nei mėginių branduoliai Grenlandijos ledo lapas.

Tyrėjai Bronkas-Ramsay ir kt. praneša 808 AMS datas, remiantis nuosėdų pokyčiais, išmatuotais trijose skirtingose ​​radijo angliavandenilių laboratorijose. Datos ir atitinkami aplinkos pokyčiai žada padaryti tiesioginį ryšį tarp kitų svarbiausių klimato įrašų, leidžiant tyrėjams, tokiems kaip Reimer, tiksliai kalibruoti radijo angliavandenių datas nuo 12 500 iki praktinės c14 ribos, 52,800.

Reimeras ir kolegos pabrėžia, kad „IntCal13“ yra tik naujausias kalibravimo rinkinių rinkinys, todėl tikimasi tolesnių patobulinimų. Pavyzdžiui, atlikdami „IntCal09“ kalibravimą, jie atrado įrodymų, kad Jaunesniųjų sausų (12,550–12,900 cal BP) metu buvo Šiaurės Atlanto giluminio vandens susidarymo sustabdymas ar bent jau staigus sumažėjimas, kuris neabejotinai atspindėjo klimato pokyčius; jie turėjo išmesti Šiaurės Atlanto to laikotarpio duomenis ir naudoti kitą duomenų rinkinį. Tai turėtų duoti įdomių rezultatų ateityje.

• _{Bronkas Ramsey C, „Staff RA“, Bryant CL, Brock F, Kitagawa H, Van der Plicht J, Schlolaut G, Marshall MH, Brauer A, Lamb HF ir kt. 2012. Visas antžeminio radijo angliavandenilių įrašas apie 11,2–52,8 kyrų B.P.. Science 338: 370-374.}
• _{Reimeris PJ. 2012. Atmosferos mokslas. Patikslinti radijo angliavandenilių laiko skalę. Mokslas 338(6105):337-338.}
• _{Reimer PJ, Bard E, Bayliss A, Beck JW, Blackwell PG, Bronk Ramsey C, Buck CE, Cheng H, Edwards RL, Friedrich M. et al.. 2013. „IntCal13“ ir „Marine13“ radijo angliavandenilių amžiaus kalibravimo kreivės 0–50 000 metų kalcio BP. Radijo anglis 55(4):1869–1887.}
• _{Reimer P, Baillie M, Bard E, Bayliss A, Beck J, Blackwell PG, Bronk Ramsey C, Buck C, Burr G, Edwards R ir kt. 2009. „IntCal09“ ir „Marine09“ radijo angliavandenilių amžiaus kalibravimo kreivės, 0–50 000 metų kalcio BP.Radijo anglis 51(4):1111-1150.}
• _{„Stuiver M“ ir „Reimer PJ“. 1993. Išplėstinė C14 duomenų bazė ir atnaujinta „Calib 3.0 c14“ amžiaus kalibravimo programa. Radijo anglis 35(1):215-230.}