Was ist Radiokarbon-Datierung?
Kosmische Strahlung bombardiert die Erdatmosphäre und erzeugt das instabile Isotop Kohlenstoff-14. Dieses Isotop ermöglicht es Wissenschaftlern, das Alter von einst lebenden Dingen zu erfahren. Bild überEthan Siegel/Simon Swordy/NASA.
Radiokohlenstoffdatierungist eine Technik, die von Wissenschaftlern verwendet wird, um das Alter biologischer Proben – zum Beispiel archäologischer Holzartefakte oder alter menschlicher Überreste – aus der fernen Vergangenheit zu ermitteln. Es kann auf Objekten verwendet werden, die bis zu 62.000 Jahre alt sind. So funktioniert das.
Was ist ein Isotop?
Um die Radiokarbon-Datierung zu verstehen, muss man zuerst das Wort verstehenIsotop.
Ein Isotop ist das, was Wissenschaftler zwei oder mehr Formen desselben Elements nennen. Wenn Sie die Atome zweier verschiedener Isotope betrachten könnten, würden Sie die gleiche Anzahl von findenProtonenaber unterschiedliche Anzahl vonNeutronenin den AtomenKernoder Kern.
Es gibt also einen Unterschied in derrelative Atommassenvon zwei Isotopen. Aber sie haben immer noch die gleichen chemischen Eigenschaften. Ein Kohlenstoffatom ist ein Kohlenstoffatom ist ein Kohlenstoffatom …
Obwohl sich die Anzahl der Protonen eines Elements nicht ändern kann, kann die Anzahl der Neutronen in jedem Atom leicht variieren. Atome desselben Elements mit unterschiedlich vielen Neutronen werden Isotope genannt. Hier ist ein Beispiel mit dem einfachsten Atom, Wasserstoff. Die Radiokarbon-Datierung verwendet Isotope des Elements Kohlenstoff. Bild überMr. Gotneys naturwissenschaftlicher Unterricht in der 8. Klasse.
Die Radiokarbon-Datierung verwendet Kohlenstoffisotope.
Die Radiokarbon-Datierung beruht auf den Kohlenstoffisotopen Kohlenstoff-14 und Kohlenstoff-12. Wissenschaftler suchen nach demVerhältnisdieser beiden Isotope in einer Probe.
Der meiste Kohlenstoff auf der Erde existiert als das sehr stabile Isotop Kohlenstoff-12, mit einer sehr kleinen Menge als Kohlenstoff-13.
Kohlenstoff-14 ist ein instabiles Kohlenstoffisotop, das schließlich mit einer bekannten Geschwindigkeit zu Kohlenstoff-12 zerfällt.
Kosmische Strahlung – hochenergetische Teilchen von außerhalb des Sonnensystems – bombardieren die obere Atmosphäre der Erde kontinuierlich und erzeugen dabei den instabilen Kohlenstoff-14. Kohlenstoff-14 gilt alsradioaktivIsotop von Kohlenstoff. Da es instabil ist, zerfällt Kohlenstoff-14 schließlich wieder in Kohlenstoff-12-Isotope. Da der kosmische Strahlenbombardement ziemlich konstant ist, gibt es in der Erdatmosphäre ein nahezu konstantes Verhältnis von Kohlenstoff-14 zu Kohlenstoff-12.
Organismen an der Basis der Nahrungskette, die Photosynthese betreiben – zum Beispiel Pflanzen und Algen – nutzen den Kohlenstoff der Erdatmosphäre. Sie haben das gleiche Verhältnis von Kohlenstoff-14 zu Kohlenstoff-12 wie die Atmosphäre, und dieses gleiche Verhältnis wird dann die Nahrungskette hinauf bis zu Spitzenprädatoren wie Haien getragen.
Aber wenn der Gasaustausch gestoppt wird, sei es an einer bestimmten Stelle des Körpers wie bei Ablagerungen in Knochen und Zähnen, oder wenn der gesamte Organismus stirbt, beginnt das Verhältnis von Kohlenstoff-14 zu Kohlenstoff-12 zu sinken. Der instabile Kohlenstoff-14 zerfällt allmählich mit konstanter Geschwindigkeit zu Kohlenstoff-12.
Und das ist der Schlüssel zur Radiokarbon-Datierung. Wissenschaftler messen das Verhältnis von Kohlenstoffisotopen, um abschätzen zu können, wie weit eine biologische Probe in der Vergangenheit aktiv oder am Leben war.
Dieses Diagramm zeigt den Kohlenstoff-14-Gehalt in der Atmosphäre, gemessen in Neuseeland (rot) und Österreich (grün), die die südliche bzw. die nördliche Hemisphäre repräsentieren. Oberirdische Atomtests haben die Menge an Kohlenstoff-14 in der Atmosphäre fast verdoppelt. Deshalb wurden oberirdische Atomtests verboten. Der schwarze Pfeil zeigt an, wann der Vertrag über ein teilweises Testverbot in Kraft trat, der oberirdische Atomtests verbot. Bild über Hokanomono über Wikimedia Commons.
Eine besondere Art der Radiokarbon-Datierung: die Bomb-Radiokarbon-Datierung.
Wie bereits erwähnt, bleibt das Verhältnis von Kohlenstoff-14 zu Kohlenstoff-12 in der Atmosphäre nahezu konstant. Es ist nicht absolut konstant aufgrund mehrerer Variablen, die die Höhe der kosmischen Strahlung beeinflussen, die die Atmosphäre erreicht, wie die schwankende Stärke des Erdmagnetfelds, Sonnenzyklen, die die Menge der in das Sonnensystem eintretenden kosmischen Strahlung beeinflussen, klimatische Veränderungen und menschliche Aktivitäten. Zu den bedeutenden Ereignissen, die einen vorübergehenden, aber signifikanten Anstieg des atmosphärischen Kohlenstoff-14-zu-Kohlenstoff-Verhältnisses verursachten, gehörten oberirdische Atomtestdetonationen in den zwei Jahrzehnten nach dem Zweiten Weltkrieg.
Radiokarbon-Datierung von Bombenist ein Begriff für die Radiokarbon-Datierung, der auf Zeitstempeln basiert, die von oberirdischen Atomexplosionen hinterlassen wurden, und ist besonders nützlich, um ein absolutes Alter von Organismen zu bestimmen, die diese Ereignisse überlebt haben. InDie kosmische Geschichte von Carbon-14Ethan Siegel schreibt:
Die einzige uns bekannte größere Fluktuation [bei Kohlenstoff-14] trat auf, als wir Mitte des 20. Jahrhunderts begannen, Atomwaffen im Freien zu detonieren. Wenn Sie sich jemals gefragt haben, warum Atomtests jetzt unter der Erde durchgeführt werden, dann ist dies der Grund.
Die meisten Radiokarbon-Datierungen werden heute mit einem durchgeführtBeschleuniger-Massenspektrometer, ein Instrument, das direkt die Zahlen von Kohlenstoff-14 und Kohlenstoff-12 in einer Probe zählt.
Eine detaillierte Beschreibung der Radiokarbon-Datierung finden Sie unterWikipedia-Webseite zur Radiokarbon-Datierung.
Fazit: Die Radiokarbon-Datierung ist eine Technik, die von Wissenschaftlern verwendet wird, um das Alter biologischer Proben aus der fernen Vergangenheit zu erfahren.