תיארוך פחמן-14

מפת וינלאנד- מפה המעידה כביכול על גילוי אמריקה לפני קולומבוס ובעזרת פחמן 14 הוכחה כזיוף

תיארוך פחמן-14 היא שיטת תיארוך רדיומטרי אשר הומצאה בשנת 1949. זו אחת מהשיטות המדויקות ביותר להערכת גילם של ממצאים גאולוגיים ו ארכאולוגיים אורגניים. את השיטה פיתח ה כימאי האמריקאי וילארד פרנק ליבי (Willard Frank Libby), שזכה ב פרס נובל על עבודתו.

הבסיס המדעי

1: יצירת פחמן-14
2: דעיכה של פחמן-14
3:. השוויון מייצג אורגניזמים חיים ואי-השוויון מייצג אורגניזמים מתים, בהם כמות הפחמן-14 פוחתת עם הזמן

בטבע מצויים שלושה איזוטופים של פחמן: " פחמן-12" (המהווה כ-99% מהפחמן בטבע), "פחמן-13" (המהווה קצת פחות מ-1% מהפחמן בטבע), ו פחמן-14, המהווה טריליונית מהפחמן בטבע (0.0000000001%), בעוד שסוגי הפחמן האחרים הם איזוטופים יציבים, פחמן-14 הוא איזוטופ רדיואקטיבי, כלומר, הוא דועך עם הזמן, והופך ליסוד אחר (ל חנקן-14).

קצב הדעיכה הוא קבוע, ונמדד ב זמן מחצית חיים. זמן מחצית החיים של פחמן-14 הוא כ־5,730 שנים, כלומר בהינתן כמות מסוימת של פחמן-14, הרי שבמשך תקופת זמן זו, כחצי ממנו דועך והופך לגרעינים אחרים.

ריכוז הפחמן-14 באטמוספירה הוא יציב למדי, וזאת מכיוון שבמקביל לדעיכת פחמן-14 והפיכתו לחנקן-14, אטומים של חנקן-14 הופכים בגובה האטמוספירה לפחמן-14, עקב אינטראקציה בה מחליף נייטרון את אחד ה פרוטונים בחנקן-14 (מקור הנייטרונים הוא פגיעת קרינה קוסמית באטמוספירה). תהליך זה מביא לשיווי משקל בין היצירה להתפרקות, וכך מתקבל באטמוספירה ריכוז קבוע של האיזוטופ פחמן-14 יחסית לאיזוטופים האחרים של הפחמן.

פחמן-14 מוטמע ב צמחים יחד עם האיזוטופים האחרים של הפחמן תוך כדי תהליך ה פוטוסינתזה. מהצמחים הוא עובר ליצורים חיים אחרים באמצעות שרשרת המזון. בתהליך הפוטוסינתזה יש הבדל מסוים בספיגה של צמחים מסוגים שונים את שלושת האיזוטופים של הפחמן, אך הבדל זה כמעט ואינו בא לידי ביטוי במדידות של מרבית הדגימות ובכל מקרה נלקח בחשבון. שיעורו היחסי של פחמן-14 ביחס לאיזוטופים האחרים של הפחמן בצמח נותר זהה לשיעורו באטמוספירה.

תהליך ספיגת הפחמן נעצר כמעט לחלוטין עם מותו של הצמח או של בעל החיים, ומאותו רגע שיעור הפחמן-14 בחומר הולך ופוחת עקב הדעיכה הרדיואקטיבית. לכן, אם ידוע היחס בין הפחמן-14 לאיזוטופי הפחמן האחרים באטמוספירה בתקופת החיים של הצמח או בעל החיים - ניתן לחשב את הזמן שעבר מאז על ידי מדידת היחס בין כמות הפחמן-14 בחומר, לבין כמותם של האיזוטופים היציבים של הפחמן.

לדוגמה, כיוון שזמן מחצית החיים של פחמן-14 הוא כ־5,730 שנים:

  • אם מצויה בחומר רק מחצית מהכמות שהייתה מצויה באוויר בימי חייו של החומר, גילו של החומר כ־5,730 שנים.
  • אם כמותו ביחס לאוויר רק רבע, גיל החומר כ-11,460 שנים.
  • אם כמות פחמן-14 רק שמינית מהכמות באוויר, גילו של החומר כ-17,190 שנים, וכך הלאה, עד שבלתי אפשרי למדוד כמות מדויקת של האיזוטופ.

ההנחה הראשונית של השיטה הייתה שרמת הפחמן-14 באוויר (ממנו מגיע הפחמן לצמחים) קבועה, ולכן ניתן לשער ששיעור הפחמן-14 באוויר בזמן חיי החומר הייתה זהה לשיעורו כיום. הנחה זו התבררה כלא מדויקת, כיוון שגורמים שונים יכולים להשפיע על שיעורו של הפחמן-14 באטמוספירה. על מנת לפתור בעיה זו יש לכייל את הנתונים הגולמיים המתקבלים מהמדידות (ראו לקמן).

Other Languages
Bahasa Indonesia: Penanggalan radiokarbon
Nederlands: C14-datering
norsk nynorsk: Radiokarbondatering
srpskohrvatski / српскохрватски: Radiokarbonsko datiranje
Simple English: Radiocarbon dating