97- تعیین سن به روش کربن 14

تعیین سن به روش کربن 14

 چگونگی تولید کربن 14

در ارتفاع 6 تا 15 کیلومتری جو زمین ، بر اثر برخورد اشعه کیهانی به اتمسفر زمین ، نوترونهایی با انرژی زیاد تولید می‌شود. وقتی انرژی نوترونها بین 0،4 تا 1،6 میلیون الکترون ولت باشد، با برخورد به اتمهای نیتروژن ، کربن 14 ایجاد می‌کنند:

منابع ورود کربن 14 به جو زمین

اتمهای کربن 14، پس از تشکیل به سرعت با اکسیژن ، ترکیب و به صورت ¹⁴CO₂ ، در فضا منتشر می‌شود و از طریق سه منبع وارد ذخیره جهانی کربن در کره زمین می‌شوند. این سه منبع ، عبارتند از :
واکنش با آب‌های سطحی اقیانوسها و انتقال به آب‌های عمیق‌تر و انتقال به چرخه حیات آبزیان ، فتوسنتز و ورود به ساختار گیاهان و نهایتا" تغذیه حیوانات علفخوار و گوشتخوار و انتقال به بدن حیوانات و انسانها. تخمین زده می‌شود که تولید کربن 14 در اتمسفر در وضعیت موازنه با تجزیه پرتوزای آن قرار دارد. در نتیجه ، کل ذخیره کربن 14 کره زمین مقدار ثابتی است.

تعیین سن

با مشخص کردن اینکه چه مقدار از هسته ای رادیواکتیو باقی مانده است متوجه میشویم که چند نیمه عمر ماده سپری شده و چون نیمه عمر عناصر را میدانیم به راحتی میتوانیم سن نمونه را محاسبه نماییم.  به کمک زمان سنجی ¹⁴C طول عمر اجسام را تا 60000 سال می توان تعیین کرد. نیمه عمر ¹⁴C در حدود 5760 سال است و در رسوباتی که بیش از 40000 سال عمر داشته باشند تمامی ¹⁴C  به ¹⁴N تبدیل گشته و لذا ¹⁴C کلا از بین رفته و ناپدید شده است. لذا این متد اغلب در باستان شناسی و تعیین سن رسوبات عهد حاضر بکار می‌رود.  زمانی که نوترونهای پرتوهای کیهانی در اتمسفر با نیتروژن های 14 برخورد میکنند. به طور مداوم ¹⁴C تولید میشود. . ¹⁴C  با اکسیژن هوا ترکیب و به گاز کربنیک تبدیل و جذب گیاه شده و در ترکیبات بدن موجود زنده ذخیره می‌گردد. به این ترتیب ¹⁴C در تمام موجودات زنده راه پیدا می کند. پس قسمتی از همه کربن های موجود در بدن موجودات زنده   ¹⁴Cاست که نسبت تمرکز آن هم مقدار ثابتی است. چون کربن ذخیره شده در بدن موجودات زنده خاصیت رادیواکتیو داشته و ناپایدار است، پس از مرگ موجود زنده به تدریج تجزیه می‌گردد.   ¹⁴C با  مرور  زمان واپاشی کرده و تبدیل به عناصر دیگر میشود. زمانی که یک موجود زنده می میرد و یا گیاهی خشک میشود، دیگر ¹⁴C جدیدی به طبیعت اضافه نمیشود اما ¹⁴C های قدیمی شروع به واپاشی میکنند.

برای اندازه گیری بقایای  ¹⁴Cموجود در یک تکه چوب میتوان آن را تجزیه نمود و عمرش را با دقت خوبی تعیین کرد. این امر، زمان شکسته شدن یا بریده شدن تکه چوب از درخت را مشخص میکند. برای جدا کردن ¹⁴C از دیگر عناصر، چوب را می سوزانند تا به صورت گاز متان یا اتان دربیاید گاز حاصل را که دارای ¹⁴C  است به مدت یک ماه درون یک محفظه نگه می دارند در این مدت ترکیبات اورانیوم که ممکن است باعث اندازه گیری غیر واقعی عمر شوند واپاشیده شده و مقدارشان به حداقل می رسد. سپس بوسیله دستگاهی میزان تشعشع اتم های ¹⁴C موجود در نمونه را بررسی میکنند. و به این ترتیب عمر نمونه را مشخص میکنند. با وجود همه امتیازاتی که زمان سنجی ¹⁴C  داراست محدودیت هایی نیز دارد. همانطور که گفته شد ¹⁴C نیمه عمر نسبتاً کوتاهی دارد و فقط جهت تعیین طول عمرهایی تا 60 هزار سال قبل مفید است. برای عمرسنجی موارد قدیمیتر باید از دیگر عناصر رادیواکتیو که نیمه عمر بیشتری دارند استفاده کرد. که البته اساس کار این زمان سنجی ها هم کاملاً مشابه ¹⁴C  است.

به غیر از کربن 14 عناصر دیگری نیز در زمان سنجی بکار می روند که عبارتند از:

 1) تعیین سن به روش پتاسیم– آرگن

2) تعیین سن به روش  روبیدیم _ استرانسیوم

3) تعیین سن به روش  اورانیم ، سرب و توریم ، سرب

4) تعیین سن با استفاده از ایزوتوپهای ²³⁰Th و ²³¹Pa  

5) تعیین سن به روش فلوئور

6) تعیین سن به روش آمینو اسیدها