اسرار کربن -۱۴؛ ساعتی که با مرگ موجود زنده به کار می‌افتد
ویلارد لیبی مطمئن بود که مقادیر زیادی از این مواد در فاضلاب وجود دارد.
در اواسط دهه ۱۹۸۰ بود ، و این شیمیدان آمریکایی می خواستند یک شکل رادیواکتیو از کربن ، کربن -۱ را در طبیعت پیدا کنند. او متوجه شده بود که اگر چنین کربن وجود داشته باشد ، از آنجا که به آرامی در گیاهان و حیوانات مرده تجزیه می شد ، اثری از آن در بقایای موجودات زنده باقی می ماند. بنابراین درک اینکه چقدر در بقایای گیاهان و حیوانات باقی مانده است ، زمان مرگ آنها را نشان می دهد.
اما لیبی باید ثابت کند که کربن -۱ با توجه به برآوردهای خود در طبیعت وجود دارد. محققان دیگر آن را تنها پس از سنتز کربن -۱ در آزمایشگاه شناسایی کرده بودند.
لیبی اظهار داشت که موجودات زنده این ماده را در زباله های خود دفع می کنند ، بنابراین او به فاضلاب رفت. او دقیقاً فاضلاب مردم بالتیمور و آنچه را که به دنبالش بود پیدا کرد.
البته ، لیبی از استفاده از این ماده در آینده بی خبر بود ، اما کربن رادیواکتیو – رادیوکربن – تا به امروز برنامه های مختلفی داشته است.
ویلارد لیبی در سال شیمی جایزه نوبل را کسب کرداز اواسط قرن ، استفاده از رادیوکربن توانسته است آثار باستانی بی شماری را شناسایی کند ، به حل موارد گمشده کمک کند و پایه و اساس حبس قاچاق عاج را فراهم کند.
این روش حتی متخصصان را قادر به درک پیچیدگی های آب و هوای زمین کرده است. تاریخ رادیوکربن یکی از کلیدهای آشکار کردن اسرار جهان ما است.
اما کربن -۱ چگونه بوجود می آید؟ لیبی دریافت که همیشه توسط پرتوهای کیهانی تولید می شود که به اتم های نیتروژن در جو زمین برخورد کرده و ساختار آنها را تغییر داده است. اتم کربن ۱ به سرعت با اکسیژن ترکیب می شود و رادیکسید کربن DED رادیو اکتیو را تولید می کند.
روی زمین ، گیاهان هنگام رشد برخی از آن دی اکسید کربن رادیواکتیو را در هوا جذب می کند. آن را به حیوانات و انسانهایی که گیاهان از آن تغذیه می کنند جذب می شود. تا زمانی که یک گیاه یا حیوان زنده باشد ، همچنان به نوسازی کربن -۱ در بدن خود ادامه می دهد ، اما وقتی می میرد ، روند متوقف می شود.
از آنجا که رادیوکربن با سرعت مشخص تجزیه می شود ، اندازه گیری مقدار باقی مانده در ماده ارگانیک به شما سن می گوید. به عبارت دیگر ، این مانند ساعتی است که در لحظه مرگ شروع به تیک زدن می کند.
“سفارش چیزها”
لیبی پس از تأیید حضور لیبی در گاز متان بالتیمور ، به شناسایی رادیوکربن در بسیاری از موارد مختلف رفت و توانست آن را اثبات کند: از روکش های کتانی به نام Scroll Bahraminat به یک تکه کشتی در مقبره Susseuris III. او این ماده را در همه آنها پیدا کرد.
لیبی بعداً گفت: “نکته این بود که شما نمی توانید به کسی بگویید که چه کاری انجام می دهید ، گفت که پرتوهای کیهانی می توانند تاریخ بشری را بنویسند. شما نمی توانید این چیزها را به دیگران بگویید. بنابراین ما این موضوع را مخفی نگه داشتیم.”
اما وقتی لیبی توانست ثابت کند که این روش کارآمد است ، وی به دنیای کشف اطلاع داد و در سال ۶ جایزه نوبل شیمی را به دست آورد.
روش او شامل کار بر روی مواد ارگانیک است که تا ۵۰۰۰ سال قدمت دارد. در گذشته ، این مقدار بسیار کمی از کربن -۱ است. تجزیه تدریجی کربن -۱ چیزی است که تاریخ رادیوکربن را قادر می سازد. در عین حال ، این بدان معنی است که شما فقط می توانید به عقب بروید.
قطعات دادخواست بحرامااتی از جمله اولین کارهایی بود که توسط کربن -۱ مورد استفاده قرار گرفت.امروز ، تاریخ رادیوکربن برای درک ما از تاریخ ضروری است.
راشل وود ، که در واحد شتاب دهنده کربن رادیویی آکسفورد ، یکی از برجسته ترین آزمایشگاه های تاریخ رادیوکربن جهان فعالیت می کند ، می گوید: “از نظر ترتیب چیزها ، به ویژه از نظر توانایی مقایسه مناطق مختلف و درک سرعت تغییر ، این کشف بسیار مهم بوده است.”
او و همکارانش موادی مانند استخوان های انسانی ، ذغال ، صدف ، دانه های گیاهی ، مو ، پنبه ، کاغذ ، سرامیک و همچنین مواد غیر طبیعی بیشتری دارند. او می گوید: “ما آزمایشاتی را در مورد مواد واقعاً عجیب و غیرمعمول مانند فسیل خفاش انجام داده ایم.”
آزمایشگاه از دستگاهی به نام شتاب دهنده طیف سنجی در یک نمونه برای تعیین مقدار مستقیم اتم های کربن -۱ استفاده می کند.
آزمایشگاه از دستگاهی به نام طیف سنج جرمی شتاب دهنده برای اندازه گیری مستقیم اتم های کربن -۱ در یک نمونه استفاده می کند. این روش با روش لیبی متفاوت است ، که فقط قادر به اندازه گیری پرتوهای آزاد شده و در نتیجه مقدار کربن -۱ در نمونه است.
این شتاب دهنده همچنین می تواند نمونه های بسیار کوچکی را در برخی موارد ، حتی یک میلی گرم قرار دهد ، در حالی که لیبی به مواد بسیار بیشتری احتیاج داشت.
تاریخ اسکلت ها
تاریخ Radiocarben توانسته است تعدادی بحث و جدال طولانی را حل کند. اسکلت انسانی را در نظر بگیرید که ویلیان سیاه ، کلامی و زمین شناس در سال ۶ در ولز کشف شده است.
باکلند اصرار داشت که بیش از ۵ سال سن ندارد و بیش از یک قرن ، هیچ کس نمی تواند ثابت کند که او اشتباه کرده است. تاریخ رادیوکربن سرانجام نشان داد که اسکلت در واقع بین دو تا سه سال قدمت دارد ، بقایای قدیمی ترین انسان دفن شده در انگلستان.
با تشکر از این فناوری ، بقایای جدید بشر نیز اسرار آنها را نشان داده است.
در سال ۴ ، گزارش شده است که یک دختر ۵ ساله به نام لورا آنالی در نیویورک مفقود شده است. تصور می شد که بقایای جسد موجود در بستر رودخانه ای در کالیفرنیا در دهه ۱۹۸۰ از یک قبر تاریخی به رودخانه رسیده بود.
اما در اوایل سال جاری ، آزمایش های رادیوکربن نشان داد که این بقایای متعلق به شخصی است که بین ۱ تا ۲ سال به دنیا آمده است و به احتمال زیاد بین سالهای ۱ تا ۲ درگذشت. این کشف مربوط به جدول زمان ناپدید شدن و تجزیه و تحلیل امالی است.
تجزیه و تحلیل پزشکی قانونی برای تاریخ رادیو کربن اغلب به یک روش “بمب پالس” متکی است ، که به دلیل صدها آزمایش تسلیحات هسته ای در جو زمین در دهه ۱۹۸۰ و ۱۹۸۰ امکان پذیر است.
این انفجارها مقادیر زیادی کربن -۲ را در هوا تولید می کنند ، اما از آن زمان این سطح رو به کاهش است. بنابراین ، با مقایسه اندازه گیری کربن -۱ با آن منحنی نزولی ، می توانیم قدمت مواد را از اواسط قرن بیستم به بعد با دقت بسیار بالا و در برخی موارد تا یک سال تعیین کنیم.
سام واشر ، استاد دانشگاه واشنگتن می گوید: “من روش دیگری را نمی دانم که نزدیک به این روش نزدیک باشد.” “این بسیار مفید است.”
گواهی تعیین کننده
واسر نتایج مربوط به قدمت رادیوکربن از نمونه های عاج را به عنوان بخشی از تلاش برای مقابله با تجارت غیرقانونی حیات وحش آزمایش کرده است. صرف نظر از ادعای قاچاقچیان ، این داده ها می توانند نشان دهند که آیا فیل ها قبل یا بعد از ممنوعیت عاج در سال ۶ جان باختند.
یکی از قاچاقچیان زندانی بر اساس شواهد ، Edoji Emil Nabuke است که در سال ۲۰۰۸ به اتهام قاچاق عاج فیل به توگو محکوم شد.
از یک طرف ، آزمایش دس توانست منشأ جغرافیایی عاج را که قاچاق می کرد ، شناسایی کند و از طرف دیگر ، تاریخ رادیوکربن دقیقاً زمان شکار غیرقانونی فیل ها را نشان می داد.
وزارت امور خارجه ایالات متحده بعداً اعلام كرد كه این دو سریال “شواهد قطعی برای مجازات پیامبر” را در اختیار دادگاه قرار داده است.
توسط کربن -۱ ، کارشناسان می توانند تعیین کنند که آیا عاج به طور غیرقانونی شکار شده استاز همین روش برای تعیین آثار هنری واقعی یا جعلی استفاده شد. نقاشی یک صحنه روستایی را در نظر بگیرید که این جاوال ادعا می کند در سال ۶ کشیده شده است. تاریخ رادیوکربن نشان داد که این نقاشی در واقع در دهه ۱۹۸۰ نقاشی شده است و به طور مصنوعی به آن داده می شود.
با کمک متخصصان ، از تاریخ رادیوکربن نیز برای شناسایی تأثیر سوخت های فسیلی بر روی زمین و تغییرات آب و هوا استفاده شده است. به عنوان مثال ، به لطف فناوری دوست یابی رادیوکربن ، بررسی یخچال های طبیعی و اکوسیستم های باستانی بسیار دقیق تر شده است.
نتایج تحقیقات در گزارش هایی منتشر شده است که کمیته بین رشته ای IPCC (IPCC) منتشر کرده است. سال ۴ جایزه صلح نوبل را برای انتشار اطلاعات در مورد تغییرات آب و هوا ، به همراه معاون رئیس جمهور ایالات متحده ، ال گور دریافت کرد.
هیتون ، استاد دانشگاه لیدز می گوید: “برای افرادی که می خواهند از مدل های آب و هوایی برای پیش بینی آب و هوای احتمالی در آینده استفاده کنند ، این نیز مفید است.” “محققان می توانند از سوابق رادیوکربن برای تعیین چگونگی تغییر آب و هوا با گذشت زمان استفاده کنند و با مقایسه مدل های آب و هوایی با این نتایج ، دقت مدل ها را تعیین می کنند.”
غلظت کربن -۱ را کاهش دهید
اما ساعتهای دیگر در حال حرکت هستند. سوخت های فسیلی حاوی مقادیر زیادی کربن هستند اما فاقد کربن -۱ هستند. ارگانیسم هایی که به زغال سنگ تبدیل شده اند ، گاز طبیعی و نفت در گذشته ناپدید شده اند که کربن -۱ برای مدت طولانی ناپدید شده است.
این بدان معنی است که گسترش سوخت فسیلی در واقع کربن -۱ را در جو زمین رقیق می کند و این تغییر تأثیر مستقیمی بر میزان رادیوکربن در موجودات زنده دارد.
هدر گرون ، استاد کالج امپریال دانشگاه لندن ، می گوید که در بدترین حالت ، انتشار بزرگ کربن در طی قرن بعد یا بیشتر ممکن است صحت آشنایی رادیوکربن را از بین ببرد.
“آنچه به تازگی تولید شده است همان ترکیب است [رادیوکربن] “این چیزی خواهد داشت که ممکن است ۵ سال سن داشته باشد و تاریخ رادیوکربن قادر به تشخیص این دو نخواهد بود.”
سوخت های فسیلی سوزاندن می توانند غلظت کربن -۱ را در جو رقیق کنندراشل وود می گوید که این مانع به زودی اتفاق نمی افتد ، اما پائولا ریمر ، استاد بازنشسته در دانشگاه کوئینز در بلفاست ، معتقد است که انتشار سوخت های فسیلی “مانع” برای دوستیابی رادیوکربن ایجاد می کند و در نهایت آن را تهدید می کند.
وی سالها را صرف افزایش دقت در مورد دوستیابی رادیوکربن کرده است. به عنوان مثال ، وی با اندازه گیری دقیق رادیوکربن در حلقه های درختان ، تغییرات سطح کربن -۱ در جو را در طی هزاران سال تعیین کرده است.
در حال حاضر ، منحنی های بسیار مفصلی از سطح رادیوکربن در دسترس است که قدمت آن به پنج سال یا بیشتر باز می گردد ، اما گسترش سوخت های فسیلی در نهایت ممکن است این دقت باورنکردنی را پایان دهد.
منبع: بی بی سی
