پرسش

چگونه با استفاده از ایزوتوپ ها عمر اشیا و انسان رو تخمین می زنند؟

پاسخ

با عرض سلام خدمت شما دوست عزیز:

در یك حفاری تكه استخوانی پیدا می شود و باستان شناسان می گویندكه این استخوان 5 هزار سال عمر دارد. یك بچه ماموت در آند كشف می شود و عمر آن رابیش از 2 هزار سال تخمین می زنند. اما دانشمندان چگونه می فهمند كه یك شیء یا اجسادو بقایای موجودات زنده متعلق به چه زمانی هستند. تاریخ سنجی به وسیله كربن 14 یكروش رایج و مطمئن برای تعیین قدمت بقایای موجودات زنده است ، با این شرط كه حداكثر 50 هزار سال عمر داشته باشند .این روش فقط در خصوص اشیایی به كار می رود كه یا خودزمانی زنده بوده اند مانند استخوان ، بقایای گیاهان و بقایای اجساد حیوانات و انسانها و یا این كه از موجودات زنده ساخته شده اند. مانند لباسهای پنبه ای یا كتانی ،وسایل چوبی و غیره.

كربن 14 چگونه ساخته می شود؟
اشعه كیهانی هر روز و به مقدار زیاد به اتمسفر زمین می رسد. برایمثال در هر ساعت نیم میلیون تابش كیهانی به هر فرد می تابد. این اشعه كیهانی بااتمهای اتمسفر برخورد می كند و تابشهای ثانویه را به صورت نوترون های پر انرژی بهوجود می آورد. این نوترون های پرانرژی با اتمهای نیتروژن برخورد می كنند. پس ازبرخورد نوترون با نیتروژن 7(14پروتون و 7نوترون) این اتمها به اتمهای كربن 6(14پروتون و 8نوترون) به اضافه اتمهای هیدروژن (یك پروتون و یك نوترون) تبدیل میشوند. كربن 14 رادیواكتیو است با نیمه عمری حدود 5700 سال. (نیمه عمر مدت زمانی استكه نصف اتمهای یك ماده رادیواكتیو به دلیل تابش غیرفعال می شوند.(


كربن 14 در موجودات زنده
اتمهای كربن 14 كه بر اثرتابش كیهانی به وجود آمده اند با اتمهای اكسیژن تركیب شده و گاز دی اكسید كربن میدهند. گیاهان این گاز را جذب كرده و بر اثر پدیده فتوسنتز كربن 14 در فیبر گیاهانوارد می شود. حیوانات و انسان ها این گیاهان را می خورند و كربن 14وارد بدن آنها میشود. نسبت كربن 14 به كربن معمولی (كربن)12 در هوا و بدن موجودات زنده در تمامزمانها تقریبا ثابت بوده و هست. تقریبا در هر تریلیون اتم كربن یك اتم ، اتم كربن 14است. كربن 14 واپاشی می كند. ولی همیشه تا زمانی كه موجود زنده است ، به دلیل تبادلبا محیط بیرون اتمهای واپاشیده شده با اتمهای جدید كربن 14جایگزین می شوند و ایننسبت تقریبا ثابت می ماند.

تعیین تاریخ یك فسیل
به محض این كه یك موجود زنده می میرد، دریافت كربن آن از محیط قطعمی شود. نسبت كربن 12 به كربن 14 در لحظه مرگ موجود با مقدار استاندارد آن در بدنبقیه موجودات زنده برابر است ؛ ولی پس از مرگ كربن 14 واپاشیده شده و با هیچ كربن 14 جدیدی جایگزین نمی شود. كربن 14 بتدریج و با سرعت بسیار كم از بین می رود در حالیكه مقدار كربن 12 ثابت است. با به دست آوردن نسبت كربن 12 به كربن 14 در نمونه موردبررسی و مقایسه آن با مقدار استاندارد این نسبت در موجودات زنده می توان قرنی را كهاین موجود در آن می زیسته است ، با دقت بسیار خوبی محاسبه كرد. پس این نمونه در 18940 سال پیش می زیسته است. چون نیمه عمركربن 14، 5700 سال است تعیین عمر اجسام با استفاده از كربن 14 فقط در مواردی معتبراست كه نمونه حداكثر متعلق به 60هزار سال قبل باشد. پس از این مدت مقدار كربن 14بسیار ناچیز می شود. البته قوانین كربن 14 برای سایر ایزوتوپ ها هم معتبر است. مواددیگری هم وجود دارند كه هم به صورت رادیواكتیو هم غیرفعال در طبیعت وجود دارند ونسبت آنها هم مقدار ثابتی است از طرفی نیمه عمر طولانی تری هم دارند. مثلا پتاسیمماده ای است كه دو ایزوتوپ فعال و غیرفعال آن در بدن موجودات زنده به طور طبیعییافت می شود. نیمه عمر پتاسیم 40، 103 میلیون سال است. البته روش تاریخ سنجیرادیواكتیو در آینده قابل استفاده نیست. تمام موجوداتی كه بعد از 1940 مرده اند، بهدلیل فعالیت های هسته ای بمبهای اتمی ، رآكتورهای هسته ای و آزمایش های هسته ای درفضای باز دچار تغییرات هسته ای شده اند و در آینده تشخیص درصد رادیو اكتیویته طبیعیدر این موجودات از رادیو اكتیویته حاصل از این فعالیت های هسته ای مشكل خواهد بود.

منبع:
http://www.aftab.ir/articles/science_education/biology/c3c1183113436p1.php

پیروز و سربلند باشید.