Borna66
09-18-2009, 05:45 PM
تعيين عمر اشيا و بقاياي اجساد كشف شده
در حفاري هاي باستان شناسي
در يك حفاري تكه استخواني پيدا مي شود و باستان شناسان مي گويند كه اين استخوان 5 هزار سال عمر دارد. يك بچه ماموت در آند كشف مي شود و عمر آن را بيش از 2 هزار سال تخمين مي زنند. اما دانشمندان چگونه مي فهمند كه يك شيء يا اجساد و بقاياي موجودات زنده متعلق به چه زماني هستند. تاريخ سنجي به وسيله كربن 14 يك روش رايج و مطمئن براي تعيين قدمت بقاياي موجودات زنده است ، با اين شرط كه حداكثر 50 هزار سال عمر داشته باشند .اين روش فقط در خصوص اشيايي به كار مي رود كه يا خود زماني زنده بوده اند مانند استخوان ، بقاياي گياهان و بقاياي اجساد حيوانات و انسان ها و يا اين كه از موجودات زنده ساخته شده اند. مانند لباسهاي پنبه اي يا كتاني ، وسايل چوبي و غيره.
كربن 14 چگونه ساخته مي شود؟
اشعه كيهاني هر روز و به مقدار زياد به اتمسفر زمين مي رسد. براي مثال در هر ساعت نيم ميليون تابش كيهاني به هر فرد مي تابد. اين اشعه كيهاني با اتمهاي اتمسفر برخورد مي كند و تابشهاي ثانويه را به صورت نوترون هاي پر انرژي به وجود مي آورد. اين نوترون هاي پرانرژي با اتمهاي نيتروژن برخورد مي كنند. پس از برخورد نوترون با نيتروژن 7(14پروتون و 7نوترون) اين اتمها به اتمهاي كربن 6(14 پروتون و 8نوترون) به اضافه اتمهاي هيدروژن (يك پروتون و يك نوترون) تبديل مي شوند. كربن 14 راديواكتيو است با نيمه عمري حدود 5700 سال. (نيمه عمر مدت زماني است كه نصف اتمهاي يك ماده راديواكتيو به دليل تابش غيرفعال مي شوند.(
كربن 14 در موجودات زنده
اتمهاي كربن 14 كه بر اثر تابش كيهاني به وجود آمده اند با اتمهاي اكسيژن تركيب شده و گاز دي اكسيد كربن مي دهند. گياهان اين گاز را جذب كرده و بر اثر پديده فتوسنتز كربن 14 در فيبر گياهان وارد مي شود. حيوانات و انسان ها اين گياهان را مي خورند و كربن 14وارد بدن آنها مي شود. نسبت كربن 14 به كربن معمولي (كربن)12 در هوا و بدن موجودات زنده در تمام زمانها تقريبا ثابت بوده و هست. تقريبا در هر تريليون اتم كربن يك اتم ، اتم كربن 14است. كربن 14 واپاشي مي كند. ولي هميشه تا زماني كه موجود زنده است ، به دليل تبادل با محيط بيرون اتمهاي واپاشيده شده با اتمهاي جديد كربن 14جايگزين مي شوند و اين نسبت تقريبا ثابت مي ماند.
تعيين تاريخ يك فسيل
به محض اين كه يك موجود زنده مي ميرد، دريافت كربن آن از محيط قطع مي شود. نسبت كربن 12 به كربن 14 در لحظه مرگ موجود با مقدار استاندارد آن در بدن بقيه موجودات زنده برابر است ؛ ولي پس از مرگ كربن 14 واپاشيده شده و با هيچ كربن 14 جديدي جايگزين نمي شود. كربن 14 بتدريج و با سرعت بسيار كم از بين مي رود در حالي كه مقدار كربن 12 ثابت است. با به دست آوردن نسبت كربن 12 به كربن 14 در نمونه مورد بررسي و مقايسه آن با مقدار استاندارد اين نسبت در موجودات زنده مي توان قرني را كه اين موجود در آن مي زيسته است ، با دقت بسيار خوبي محاسبه كرد. فرمول محاسبه عمر فسيلها با استفاده از كربن 14به شرح زير است :
پس اين نمونه در 18940 سال پيش مي زيسته است. چون نيمه عمر كربن 14، 5700 سال است تعيين عمر اجسام با استفاده از كربن 14 فقط در مواردي معتبر است كه نمونه حداكثر متعلق به 60هزار سال قبل باشد. پس از اين مدت مقدار كربن 14 بسيار ناچيز مي شود. البته قوانين كربن 14 براي ساير ايزوتوپ ها هم معتبر است. مواد ديگري هم وجود دارند كه هم به صورت راديواكتيو هم غيرفعال در طبيعت وجود دارند و نسبت آنها هم مقدار ثابتي است از طرفي نيمه عمر طولاني تري هم دارند. مثلا پتاسيم ماده اي است كه دو ايزوتوپ فعال و غيرفعال آن در بدن موجودات زنده به طور طبيعي يافت مي شود. نيمه عمر پتاسيم 40، 103 ميليون سال است. البته روش تاريخ سنجي راديواكتيو در آينده قابل استفاده نيست. تمام موجوداتي كه بعد از 1940 مرده اند، به دليل فعاليت هاي هسته اي بمبهاي اتمي ، رآكتورهاي هسته اي و آزمايش هاي هسته اي در فضاي باز دچار تغييرات هسته اي شده اند و در آينده تشخيص درصد راديو اكتيويته طبيعي در اين موجودات از راديو اكتيويته حاصل از اين فعاليت هاي هسته اي مشكل خواهد بود.
در حفاري هاي باستان شناسي
در يك حفاري تكه استخواني پيدا مي شود و باستان شناسان مي گويند كه اين استخوان 5 هزار سال عمر دارد. يك بچه ماموت در آند كشف مي شود و عمر آن را بيش از 2 هزار سال تخمين مي زنند. اما دانشمندان چگونه مي فهمند كه يك شيء يا اجساد و بقاياي موجودات زنده متعلق به چه زماني هستند. تاريخ سنجي به وسيله كربن 14 يك روش رايج و مطمئن براي تعيين قدمت بقاياي موجودات زنده است ، با اين شرط كه حداكثر 50 هزار سال عمر داشته باشند .اين روش فقط در خصوص اشيايي به كار مي رود كه يا خود زماني زنده بوده اند مانند استخوان ، بقاياي گياهان و بقاياي اجساد حيوانات و انسان ها و يا اين كه از موجودات زنده ساخته شده اند. مانند لباسهاي پنبه اي يا كتاني ، وسايل چوبي و غيره.
كربن 14 چگونه ساخته مي شود؟
اشعه كيهاني هر روز و به مقدار زياد به اتمسفر زمين مي رسد. براي مثال در هر ساعت نيم ميليون تابش كيهاني به هر فرد مي تابد. اين اشعه كيهاني با اتمهاي اتمسفر برخورد مي كند و تابشهاي ثانويه را به صورت نوترون هاي پر انرژي به وجود مي آورد. اين نوترون هاي پرانرژي با اتمهاي نيتروژن برخورد مي كنند. پس از برخورد نوترون با نيتروژن 7(14پروتون و 7نوترون) اين اتمها به اتمهاي كربن 6(14 پروتون و 8نوترون) به اضافه اتمهاي هيدروژن (يك پروتون و يك نوترون) تبديل مي شوند. كربن 14 راديواكتيو است با نيمه عمري حدود 5700 سال. (نيمه عمر مدت زماني است كه نصف اتمهاي يك ماده راديواكتيو به دليل تابش غيرفعال مي شوند.(
كربن 14 در موجودات زنده
اتمهاي كربن 14 كه بر اثر تابش كيهاني به وجود آمده اند با اتمهاي اكسيژن تركيب شده و گاز دي اكسيد كربن مي دهند. گياهان اين گاز را جذب كرده و بر اثر پديده فتوسنتز كربن 14 در فيبر گياهان وارد مي شود. حيوانات و انسان ها اين گياهان را مي خورند و كربن 14وارد بدن آنها مي شود. نسبت كربن 14 به كربن معمولي (كربن)12 در هوا و بدن موجودات زنده در تمام زمانها تقريبا ثابت بوده و هست. تقريبا در هر تريليون اتم كربن يك اتم ، اتم كربن 14است. كربن 14 واپاشي مي كند. ولي هميشه تا زماني كه موجود زنده است ، به دليل تبادل با محيط بيرون اتمهاي واپاشيده شده با اتمهاي جديد كربن 14جايگزين مي شوند و اين نسبت تقريبا ثابت مي ماند.
تعيين تاريخ يك فسيل
به محض اين كه يك موجود زنده مي ميرد، دريافت كربن آن از محيط قطع مي شود. نسبت كربن 12 به كربن 14 در لحظه مرگ موجود با مقدار استاندارد آن در بدن بقيه موجودات زنده برابر است ؛ ولي پس از مرگ كربن 14 واپاشيده شده و با هيچ كربن 14 جديدي جايگزين نمي شود. كربن 14 بتدريج و با سرعت بسيار كم از بين مي رود در حالي كه مقدار كربن 12 ثابت است. با به دست آوردن نسبت كربن 12 به كربن 14 در نمونه مورد بررسي و مقايسه آن با مقدار استاندارد اين نسبت در موجودات زنده مي توان قرني را كه اين موجود در آن مي زيسته است ، با دقت بسيار خوبي محاسبه كرد. فرمول محاسبه عمر فسيلها با استفاده از كربن 14به شرح زير است :
پس اين نمونه در 18940 سال پيش مي زيسته است. چون نيمه عمر كربن 14، 5700 سال است تعيين عمر اجسام با استفاده از كربن 14 فقط در مواردي معتبر است كه نمونه حداكثر متعلق به 60هزار سال قبل باشد. پس از اين مدت مقدار كربن 14 بسيار ناچيز مي شود. البته قوانين كربن 14 براي ساير ايزوتوپ ها هم معتبر است. مواد ديگري هم وجود دارند كه هم به صورت راديواكتيو هم غيرفعال در طبيعت وجود دارند و نسبت آنها هم مقدار ثابتي است از طرفي نيمه عمر طولاني تري هم دارند. مثلا پتاسيم ماده اي است كه دو ايزوتوپ فعال و غيرفعال آن در بدن موجودات زنده به طور طبيعي يافت مي شود. نيمه عمر پتاسيم 40، 103 ميليون سال است. البته روش تاريخ سنجي راديواكتيو در آينده قابل استفاده نيست. تمام موجوداتي كه بعد از 1940 مرده اند، به دليل فعاليت هاي هسته اي بمبهاي اتمي ، رآكتورهاي هسته اي و آزمايش هاي هسته اي در فضاي باز دچار تغييرات هسته اي شده اند و در آينده تشخيص درصد راديو اكتيويته طبيعي در اين موجودات از راديو اكتيويته حاصل از اين فعاليت هاي هسته اي مشكل خواهد بود.