การวิเคราะห์ด้วยคลื่นวิทยุได้เปลี่ยนความเข้าใจของเราในช่วง 50,000 ปีที่ผ่านมา ศาสตราจารย์วิลลาร์ด ลิบบี้ สาธิตเรื่องนี้เป็นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2492 ซึ่งต่อมาเขาได้รับรางวัลโนเบล
วิธีหาคู่
สาระสำคัญของการวิเคราะห์ด้วยเรดิโอคาร์บอนคือการเปรียบเทียบไอโซโทปของคาร์บอนที่แตกต่างกันสามไอโซโทป ไอโซโทปของธาตุเฉพาะมีจำนวนโปรตอนในนิวเคลียสเท่ากัน แต่มีจำนวนนิวตรอนต่างกัน ซึ่งหมายความว่าแม้จะมีความคล้ายคลึงทางเคมีที่ดี แต่ก็มีมวลต่างกัน
มวลรวมของไอโซโทปถูกระบุด้วยดัชนีตัวเลข ในขณะที่ไอโซโทปที่เบากว่า 12C และ 13C มีความเสถียร ไอโซโทปที่หนักที่สุด 14C (เรดิโอคาร์บอน) เป็นกัมมันตภาพรังสี แกนของมันใหญ่มากจนไม่เสถียร
เมื่อเวลาผ่านไป 14C พื้นฐานของการออกเดทด้วยเรดิโอคาร์บอน สลายเป็นไนโตรเจน 14N คาร์บอน-14 ส่วนใหญ่ถูกสร้างขึ้นในบรรยากาศชั้นบน โดยที่นิวตรอนที่เกิดจากรังสีคอสมิกทำปฏิกิริยากับอะตอม 14N.
แล้วออกซิไดซ์เป็น 14CO2 เข้าสู่บรรยากาศแล้วผสมกับ 12 CO2 และ 13CO2 ใช้คาร์บอนไดออกไซด์พืชในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงและจากที่นั่นผ่านห่วงโซ่อาหาร ดังนั้นพืชและสัตว์ทุกตัวในห่วงโซ่นี้ (รวมทั้งมนุษย์) จะมีจำนวน 14C เท่ากัน เมื่อเทียบกับ 12C ในบรรยากาศ (อัตราส่วน14S:12S).
ข้อจำกัดของวิธีการ
เมื่อสิ่งมีชีวิตตาย เนื้อเยื่อจะไม่ถูกแทนที่อีกต่อไปและการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสี 14C ปรากฏชัด หลังจาก 55,000 ปี 14C สลายไปมากจนไม่สามารถวัดซากของมันได้อีก
เรดิโอคาร์บอนเดทคืออะไร? การสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีสามารถใช้เป็น "นาฬิกา" เนื่องจากไม่ขึ้นกับสภาวะทางกายภาพ (เช่น อุณหภูมิ) และสารเคมี (เช่น ปริมาณน้ำ) ครึ่งหนึ่งของ 14C ที่มีอยู่ในกลุ่มตัวอย่างสลายตัวใน 5730 ปี
ดังนั้น ถ้าคุณรู้อัตราส่วน 14C:12C ณ เวลาที่เสียชีวิตและอัตราส่วนของวันนี้ คุณก็สามารถคำนวณได้ เวลาผ่านไปเท่าไร น่าเสียดายที่การระบุตัวตนนั้นไม่ง่ายนัก
การวิเคราะห์เรดิโอคาร์บอน: ระยะขอบของข้อผิดพลาด
ปริมาณของ 14C ในบรรยากาศ ดังนั้นในพืชและสัตว์จึงไม่คงที่เสมอไป ตัวอย่างเช่น มันแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับจำนวนรังสีคอสมิกที่มาถึงโลก ขึ้นอยู่กับกิจกรรมสุริยะและสนามแม่เหล็กของโลกเรา
โชคดีที่สามารถวัดความผันผวนเหล่านี้ในตัวอย่างที่ลงวันที่ด้วยวิธีอื่นได้ คุณสามารถนับวงแหวนประจำปีของต้นไม้และการเปลี่ยนแปลงในเนื้อหาได้เรดิโอคาร์บอน จากข้อมูลนี้ สามารถสร้าง "เส้นโค้งการปรับเทียบ" ได้
ขณะนี้กำลังดำเนินการขยายและปรับปรุง ในปี 2008 สามารถสอบเทียบได้เฉพาะเรดิโอคาร์บอนที่มีอายุไม่เกิน 26,000 ปีเท่านั้น วันนี้โค้งขยายเป็น 50,000 ปี
วัดอะไรได้
วัสดุบางชนิดไม่สามารถลงวันที่ด้วยวิธีนี้ได้ สารประกอบอินทรีย์ส่วนใหญ่ ถ้าไม่ใช่ทั้งหมด อนุญาตให้ใช้เรดิโอคาร์บอนเดทได้ วัสดุอนินทรีย์บางชนิด เช่น ส่วนประกอบอะราโกไนต์ของเปลือกหอย สามารถระบุวันที่ได้ เนื่องจากคาร์บอน-14 ถูกใช้ในการสร้างแร่ธาตุ
วัสดุที่ล้าสมัยตั้งแต่เริ่มวิธีการ ได้แก่ ถ่าน, ไม้, กิ่งไม้, เมล็ดพืช, กระดูก, เปลือกหอย, หนัง, พีท, ตะกอน, ดิน, ผม, เครื่องปั้นดินเผา, ละอองเกสร, ภาพวาดฝาผนัง, ปะการัง, คราบเลือด, ผ้า, กระดาษ, กระดาษ parchment, เรซิน และน้ำ
ไม่สามารถทำการวิเคราะห์ด้วยคลื่นวิทยุของโลหะได้หากไม่มีคาร์บอน-14 ยกเว้นผลิตภัณฑ์เหล็กซึ่งทำมาจากถ่านหิน
นับสองครั้ง
เนื่องจากความซับซ้อนนี้ วันที่ของเรดิโอคาร์บอนถูกนำเสนอในสองวิธี การวัดที่ไม่ได้รับการปรับเทียบจะให้ไว้ในปีก่อนปี 1950 (BP) วันที่สอบเทียบจะแสดงเป็น BC e. และหลังจากนั้น เช่นเดียวกับการใช้หน่วย calBP (ปรับเทียบจนถึงปัจจุบัน ก่อนปี 1950) นี่คือ "การประมาณที่ดีที่สุด" ของอายุที่แท้จริงของกลุ่มตัวอย่าง แต่จำเป็นต้องย้อนกลับไปที่ข้อมูลเก่าและปรับเทียบเนื่องจากการศึกษาใหม่อัปเดตกราฟการสอบเทียบอย่างต่อเนื่อง
ปริมาณและคุณภาพ
ความยากที่สองคือความชุกที่ต่ำที่สุดของ 14С คาร์บอนในบรรยากาศปัจจุบันมีเพียง 0.0000000001% เท่านั้นคือ 14C ทำให้วัดได้ยากอย่างเหลือเชื่อและไวต่อมลภาวะอย่างมาก
ในช่วงปีแรกๆ การวิเคราะห์เรดิโอคาร์บอนของผลิตภัณฑ์ที่มีการสลายตัวจำเป็นต้องมีตัวอย่างจำนวนมาก (เช่น กระดูกโคนขาของมนุษย์ครึ่งหนึ่ง) ขณะนี้ห้องปฏิบัติการหลายแห่งใช้เครื่องวัดมวลสารเร่งความเร็ว (AMS) ซึ่งสามารถตรวจจับและวัดการมีอยู่ของไอโซโทปต่างๆ รวมถึงการนับคาร์บอน-14 อะตอมแต่ละตัว
วิธีนี้ต้องใช้กระดูกน้อยกว่า 1 กรัม แต่มีเพียงไม่กี่ประเทศที่สามารถซื้อ AMS ได้มากกว่าหนึ่งหรือสองตัว ซึ่งราคามากกว่า 500,000 ดอลลาร์ ตัวอย่างเช่น ออสเตรเลียมีเพียง 2 เครื่องดนตรีเหล่านี้ที่สามารถหาเรดิโอคาร์บอนได้ และพวกเขาอยู่ไกลเกินเอื้อมของประเทศกำลังพัฒนาส่วนใหญ่
ความสะอาดคือกุญแจสู่ความแม่นยำ
นอกจากนี้ ตัวอย่างต้องทำความสะอาดการปนเปื้อนคาร์บอนจากกาวและดินอย่างระมัดระวัง นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับวัสดุที่เก่ามาก ถ้า 1% ขององค์ประกอบในตัวอย่างอายุ 50,000 ปีมาจากมลพิษสมัยใหม่ ธาตุนั้นจะมีอายุ 40,000 ปี
ด้วยเหตุนี้ นักวิจัยจึงพัฒนาสิ่งใหม่ๆ อย่างต่อเนื่องวิธีการทำความสะอาดวัสดุอย่างมีประสิทธิภาพ พวกมันสามารถมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อผลลัพธ์ที่ได้จากการวิเคราะห์ด้วยเรดิโอคาร์บอน ความแม่นยำของวิธีการเพิ่มขึ้นอย่างมากด้วยการพัฒนาวิธีการใหม่ในการทำความสะอาดด้วยถ่านกัมมันต์ ABOx-SC สิ่งนี้ทำให้เป็นไปได้ ตัวอย่างเช่น ที่จะเลื่อนวันมาถึงของคนกลุ่มแรกในออสเตรเลียออกไปมากกว่า 10,000 ปี
วิเคราะห์เรดิโอคาร์บอน: วิจารณ์
วิธีการพิสูจน์ว่าโลกได้ล่วงเลยมาเป็นเวลากว่า 10,000 ปีแล้ว ตามที่พระคัมภีร์กล่าวไว้ ได้รับการวิพากษ์วิจารณ์ซ้ำแล้วซ้ำเล่าโดยนักสร้างโลก ตัวอย่างเช่น พวกเขาโต้แย้งว่าภายใน 50,000 ปี ตัวอย่างควรปราศจากคาร์บอน-14 แต่ถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติ ซึ่งเชื่อกันว่ามีอายุหลายล้านปี มีไอโซโทปในปริมาณที่วัดได้ ซึ่งได้รับการยืนยันโดยการหาอายุด้วยเรดิโอคาร์บอน ข้อผิดพลาดในการวัดในกรณีนี้มากกว่าการแผ่รังสีพื้นหลังซึ่งไม่สามารถกำจัดได้ในห้องปฏิบัติการ นั่นคือตัวอย่างที่ไม่มีอะตอมของคาร์บอนกัมมันตภาพรังสีเดียวจะแสดงวันที่ 50,000 ปี อย่างไรก็ตาม ข้อเท็จจริงนี้ไม่ได้ทำให้เกิดคำถามถึงอายุของวัตถุ และยิ่งกว่านั้นก็ไม่ได้บ่งชี้ว่าน้ำมัน ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติมีอายุน้อยกว่ายุคนี้
นักสร้างโลกยังสังเกตเห็นความแปลกประหลาดบางอย่างในการออกเดทด้วยเรดิโอคาร์บอน ตัวอย่างเช่น การออกเดทของหอยน้ำจืดได้กำหนดอายุของพวกมันไว้ที่ 2,000 ปี ซึ่งตามความเห็นของพวกมัน วิธีนี้ทำให้เสียชื่อเสียง ในความเป็นจริง พบว่าหอยได้รับคาร์บอนส่วนใหญ่จากหินปูนและซากพืช ซึ่งมี 14C ต่ำมาก เนื่องจากแร่ธาตุเหล่านี้เก่ามากและไม่สามารถเข้าถึงได้อากาศคาร์บอน การวิเคราะห์ด้วยเรดิโอคาร์บอนซึ่งความถูกต้องในกรณีนี้สามารถตั้งคำถามได้นั้นเป็นความจริง ตัวอย่างเช่น ไม้ไม่มีปัญหานี้ เนื่องจากพืชได้รับคาร์บอนโดยตรงจากอากาศ ซึ่งมี 14C.
เต็มโดส
ข้อโต้แย้งอีกประการหนึ่งที่คัดค้านวิธีการนี้คือต้นไม้สามารถเกิดวงแหวนได้มากกว่าหนึ่งวงในหนึ่งปี นี่เป็นเรื่องจริง แต่บ่อยครั้งที่พวกเขาไม่สร้างวงแหวนการเติบโตเลย ไม้สน bristlecone ซึ่งใช้การวัดโดยส่วนใหญ่ มีวงแหวนน้อยกว่าอายุจริง 5%
ตั้งวันที่
การวิเคราะห์ด้วยคลื่นวิทยุไม่ได้เป็นเพียงวิธีการเท่านั้น แต่ยังเป็นการค้นพบที่น่าตื่นเต้นทั้งในอดีตและปัจจุบันของเราอีกด้วย วิธีการนี้อนุญาตให้นักโบราณคดีจัดเรียงของที่ค้นพบตามลำดับเวลาโดยไม่ต้องมีบันทึกเป็นลายลักษณ์อักษรหรือเหรียญ
ในศตวรรษที่ 19 และต้นศตวรรษที่ 20 นักโบราณคดีที่อดทนและระมัดระวังอย่างไม่น่าเชื่อได้เชื่อมโยงเครื่องปั้นดินเผาและเครื่องมือหินจากพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ต่างๆ โดยมองหาความคล้ายคลึงกันในรูปทรงและลวดลาย จากนั้น ใช้แนวคิดที่ว่ารูปแบบวัตถุมีวิวัฒนาการและซับซ้อนมากขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป พวกเขาสามารถจัดวางตามลำดับได้
ดังนั้น สุสานทรงโดมขนาดใหญ่ (หรือที่รู้จักกันในชื่อโทลอส) ในกรีซจึงถือเป็นบรรพบุรุษของโครงสร้างที่คล้ายกันบนเกาะมาเอโชวีของสก็อตแลนด์ สิ่งนี้สนับสนุนแนวคิดที่ว่าอารยธรรมคลาสสิกของกรีซและโรมเป็นศูนย์กลางของนวัตกรรมทั้งหมด
อย่างไรก็ตามในจากผลการวิเคราะห์ด้วยเรดิโอคาร์บอน ปรากฏว่าสุสานของสก็อตแลนด์มีอายุเก่าแก่กว่าสุสานกรีกหลายพันปี คนป่าเถื่อนทางเหนือมีความสามารถในการออกแบบโครงสร้างที่ซับซ้อนคล้ายกับโครงสร้างแบบคลาสสิก
โครงการเด่นอื่นๆ ได้แก่ การมอบหมายให้ Shroud of Turin เข้าสู่ยุคกลาง, การนัดหมายของ Dead Sea Scrolls จนถึงสมัยของพระคริสต์ และการกำหนดช่วงเวลาที่ค่อนข้างขัดแย้งของภาพวาดในถ้ำ Chauvet ที่ 38,000 calBP (ประมาณ 32,000 BP) เร็วกว่าที่คาดไว้หลายพันปี
การวิเคราะห์ด้วยคลื่นวิทยุยังถูกนำมาใช้เพื่อกำหนดระยะเวลาการสูญพันธุ์ของแมมมอธ และมีส่วนทำให้เกิดการถกเถียงกันว่ามนุษย์สมัยใหม่และมนุษย์นีแอนเดอร์ทัลได้มาพบกันหรือไม่
ไอโซโทป 14С ไม่ได้ใช้เพื่อกำหนดอายุเท่านั้น วิธีการวิเคราะห์ด้วยเรดิโอคาร์บอนช่วยให้เราสามารถศึกษาการไหลเวียนของมหาสมุทรและติดตามการเคลื่อนไหวของยาทั่วร่างกาย แต่บทความนี้เป็นหัวข้อสำหรับบทความอื่น