;)
Prinsipper for karbondatering
Karbon 14 ( 14C ) er en isotop av karbon. Karbonatomer har 6 protoner i kjernen sammen med et varierende antall nøytroner.
Atomer med likt antall protoner og ulikt antall nøytroner kalles isotoper av samme grunnstoff.
- Det finner to stabile karbonisotoper:
12C og 13C. - Bare en ustabil (radioaktiv) isotop har levetid ut over noen få sekunder:
14C, med en halveringstid på 5730 år.
(Artikkelen fortsetter under tabellen.)
Klikk her for å laste ned isotopkartet som pdf.
En skulle tro at det ikke var mer 14C igjen, siden atomene bare har en forventet levetid på noen få tusen år.
Saken er imidlertid at det stadig nydannes. Kosmisk stråling omdanner 14N til 14C høyt oppe i atmosfæren med en ganske konstant rate.
Nydannede 14C-atomer reagerer raskt med oksygen til 14CO2, og blandes med vanlig 12CO2 og 13CO2 i atmosfæren.
Siden dette har pågått i veldig lang tid er det nå tilnærmet balanse i atmosfæren mellom produksjon og nedbryting. Atmosfærekonsentrasjonen av 14C er derfor omtrent konstant.
Plantene tar opp CO2 fra atmosfæren under fotosyntesen. I plantevevet blir da konsentrasjonsforholdet mellom 14C og den vanligste stabile karbonisotopen 12C det samme som i atmosfæren. Det samme gjelder vevet i dyr som spiser planter, eller dyr som spiser dyr som spiser planter – osv.
Når organismen dør tar den ikke opp mer 14C i seg, men den radioaktive nedbrytingen fortsetter. 12C er stabilt, mens mengden 14C halveres for hvert 5730. år. Dermed blir det mindre og mindre 14C i forhold til 12C i de organiske restene etter hvert som tida går.
Dersom vi vet forholdet [14C ]/ [12C] da planten som assimilerte CO2 levde, og så måler forholdet på et senere tidspunkt, kan vi beregne hvor lenge det er siden plantematerialet ble dannet. Dette er grunnlaget for 14C-metoden.
Atmosfærekonsentrasjonsforholdet er (dvs. det var rundt 1950, før atomprøvesprengningene i atmosfæren startet) på 1,175 x10-12. Det betyr at det er VELDIG små mengder av 14C det er snakk om. Om vi tenker oss karbonatomer på størrelse med klinkekuler (1 cm diameter), og legger dem i rekker rundt jorda, ville det på moderne materiale i middel være over 200 omganger rundt jorda før neste 14C-atom . Radioaktiviteten er så liten at den ikke er farlig for oss, men den er målbar.
Siden halveringstida på 14C er omtrent 5730 år er det begrenset hvor gamle prøver vi er i stand til å datere.
Etter 57 300 år har vi hatt 10 halveringer. Siden 210 = 1024 er det da mindre enn en tusendel igjen av det opprinnelige 14C.
Gjenværende andel av:
| Alder (år) | 12C | 14C |
|---|---|---|
| 0 | 100 % | 100 % |
| 5730 | 100 % | 50 % |
| 11460 | 100 % | 25 % |
| 17190 | 100 % | 12,5 % |
| 22920 | 100 % | 6,25 % |
| 28650 | 100 % | 3,13 % |
| 34380 | 100 % | 1,56 % |
| 40110 | 100 % | 0,78 % |
| 45840 | 100 % | 0,39 % |
| 51570 | 100 % | 0,20 % |
| 57300 | 100 % | 0,10 % |
Alle slike målinger har en viss statistisk usikkerhet i seg. I tillegg viser det seg at 14C-konsentrasjonen i atmosfæren ikke har vært helt konstant bakover i fortida. Dette kan komme av endringer i solaktiviteten, store vulkanutbrudd og klimaendringer av andre årsaker.
Spesielt har det vært endringer etter at vi startet å forbrenne fossilt karbon i stor målestokk. Etter at de atmosfæriske atomprøvesprengningene startet rundt 1960 ble 14C-innholdet i atmosfæren omtrent doblet. Daterbart materiale bør derfor være minst 300 år gammelt.
Vi må også gjøre andre korreksjoner. På grunn av masseforskjellen mellom isotopene skiller mange fysiske og kjemiske prosesser litt mellom dem. Derfor måles forholdet mellom 13C og 12C (delta C-13) i prøvene, og 14C-forholdet korrigeres ut fra dette. Til sist må vi regne om fra "14C-år" til virkelig alder. Omregningene gjøres ved hjelp av kalibreringskurver. Disse baserer seg på 14C-målinger på materiale med kjent historisk alder, slik som gjenstander knyttet til daterte historiske hendelser, eller dendrokronologisk datert materiale. Også andre prosesser som gir årringer eller tilsvarende årlige mønstre (koraller, innsjøavsetninger) kan benyttes til kalibreringen.
Det er laget dataprogrammer som gjør disse kalibreringene for oss. Ut fra 14C-alder og statistisk måleusikkerhet får vi beregnet et sannsynlig aldersområde for dateringsprøven. Alt etter om en treffer et "heldig" (bratt) eller "uheldig" (flatt) område på kalibreringskurven kan vi få lite eller stort spenn på kalibrert alder.
Figurene under viser to målinger der 14C-alderen er bestemt med en måleusikkerhet på ± 30 år.
Variasjoner i kalibreringskurven gjør at sannsynlig virkelig alder (innenfor 95,4 % sannsynlighet) har et spenn på henholdsvis 66 og 95 år. Beregningene er gjort med OxCal.
