کودکی در آند خفته است

كودكی مومیایی در ارتفاعات رشته های آند پیدا می شود و باستانشناسان می گویند كه كودك بیش از دو هزار سال پیش می زیسته است. دانشمندان چگونه سن یك جسم یا بقایای اجساد انسانی را محاسبه می كنند؟ این دانشمندان از چه شیوه هایی استفاده می كنند و راز كاركرد این شیوه ها در چیست؟ در این مقاله به بررسی این شیوه ها می پردازیم و درمی یابیم كه دانشمندان چگونه با استفاده از خاصیت رادیواكتیویته سن اجسام را مشخص می كنند. به ویژه به بررسی تاریخ سنجی كربن ۱۴ می پردازیم. تاریخ سنجی كربن ۱۴ روشی برای تعیین سن دست سازهای باستانی با منشاء زیست شناختی با حداكثر سن تقریبی ۵ هزار سال است. از این روش برای تاریخ سنجی اجسامی همچون استخوان، پوشاك، چوب و الیاف گیاهی استفاده می شود كه در گذشته ای نسبتاً نزدیك ساخته شده است.
• كربن ۱۴ چگونه ساخته می شود
هر روز مقدار زیادی از پرتوهای كیهانی وارد جو زمین می شود. برای مثال در هر ساعت نیم میلیون پرتو كیهانی به بدن هر فرد برخورد می كند. برخورد پرتوهای كیهانی با یك اتم در جو پدیده غیر معمولی نیست. در اثر این برخورد پرتو كیهانی دیگر به شكل نوترون های پرانرژی به وجود می آید كه این نوترون های پرانرژی به اتم های نیتروژن برخورد می كنند. هنگامی كه نوترون به اتم نیتروژن برخورد كرد، اتم نیتروژن ۱۴ (با هفت پروتون و هفت نوترون) به اتم كربن ۱۴ (با شش پروتون و هشت نوترون) و یك اتم هیدروژن (یك پروتون و بدون نوترون) تبدیل می شود. كربن ۱۴ اتمی رادیو اكتیو با نیمه عمر حدود ۵۷۰۰ سال است.
• كربن ۱۴ در بدن موجودات زنده
این اتم های كربن ۱۴ كه در اثر پروتون های كیهانی به وجود می آیند با اكسیژن تركیب شده و كربن دی اكسید را به وجود می آورند. این كربن دی اكسیدها در فرایند فتوسنتز به طور طبیعی جذب گیاه شده و بخشی از الیاف گیاه را می سازند. جانوران و انسان ها هم این گیاهان را می خورند و در نتیجه كربن ۱۴ را جذب می كنند. نسبت كربن معمولی (كربن ۱۲) به كربن ۱۴ در هوا و در تمام موجودات زنده در هر زمانی تقریباً ثابت است. تقریباً از هر یك تریلیون اتم كربن یكی كربن ۱۴ است. اتم های كربن ۱۴ همیشه در حال واپاشی هستند، اما اتم های كربن ۱۴ جدید با سرعت ثابتی جانشین آنها می شوند. در این لحظه بدن شما درصد خاصی از اتم های كربن ۱۴ در خود دارد. تمام گیاهان و جانوران زنده نیز همین درصد كربن ۱۴ را در خود دارند.
• تاریخ سنجی یك سنگواره
به محض آنكه موجود زنده ای بمیرد، جذب كربن های تازه متوقف می شود. نسبت كربن ۱۲ به كربن ۱۴ برای این موجود در لحظه مرگ برابر این نسبت در سایر جانداران است، اما كربن ۱۴ واپاشی می كند و دیگر چیزی جانشین آن نمی شود. كربن ۱۴ با نیمه عمر ۵۷۰۰ سال واپاشی می كند، در حالی كه مقدار كربن ۱۲ موجود در نمونه بدون تغییر باقی می ماند. با بررسی نسبت كربن ۱۲ به كربن ۱۴ در نمونه و مقایسه آن با همین نسبت در موجودات زنده می توان سن جسد یك موجود زنده را با دقت نسبتاً بالایی اندازه گرفت.
با استفاده از این رابطه می توان سن یك نمونه را با تاریخ سنجی كربن ۱۴ اندازه گرفت.
t۱/۲*[Ln(Nf/No)/(-۰/۶۹۳)] t=
در این رابطه Ln لگاریتم طبیعی،Nf/No درصد كربن ۱۴ نمونه در مقایسه با مقدار آن در بافت های زنده وt۱/۲ نیمه عمر كربن ۱۴ ۵۷۰۰ سال است.
بنابراین اگر نمونه سنگواره ای داشته باشیم كه مقدار كربن ۱۴ نسبت به نمونه های زنده ده درصد باشد، آن وقت سن فسیل از این رابطه به دست می آید:
۷۰۰/۵ * [(۶۹۳/۰)/ (۱۰/۰) Ln] t=
۷۰۰/۵ * [(۶۹۳/۰)/ (۳۰۳/۲-)] = t
۵۷۰۰ * (۳۲۳/۳) = t
سال ۱۸۹۴۰ = t
از آنجایی كه نیمه عمر كربن ۱۴ ، ۵۷۰۰ سال است؛ این روش فقط برای تاریخ سنجی اجسامی به كار می رود كه ۶ هزار ساله باشند. اما اصول تاریخ سنجی كربن ۱۴ برای سایر ایزوتوپ ها هم به كار می رود. پتاسیم ۴۰ عنصر رادیواكتیو دیگری است كه به طور طبیعی در بدن ما وجود دارد و نیمه عمر آن ۳/۱ میلیارد سال است.
از سایر رادیو ایزوتوپ های مفید برای تاریخ سنجی رادیواكتیو می توان به اورانیوم ۲۳۵ (با نیمه عمر ۷۰۴ میلیون سال)، اورانیوم ۲۳۸ (با نیمه عمر ۵/۴ میلیارد سال)، توریوم ۲۳۲ (نیمه عمر ۱۴ میلیارد سال) و روبیدیم ۸۷ (نیمه عمر ۴۹ میلیارد سال) اشاره كرد.
استفاده از رادیو ایزوتوپ های گوناگون، تاریخ سنجی نمونه های زیست شناختی و زمین شناختی را با دقت بالا امكان پذیر می سازد. با اینهمه شاید تاریخ سنجی رادیو ایزوتوپ در آینده به این دقت، ممكن نباشد. هرچیزی كه بعد از دهه ۱۹۴۰ یعنی از زمانی كه استفاده از بمب های هسته ای، رآكتورهای هسته ای و آزمایش های هسته ای در فضای روباز آغاز شده، وضعیت را تغییر داده است و دیگر اندازه گیری های تاریخ سنجی با دقت زیاد دشوار می شود.
Howstuffworks.com

مارشال برین
ترجمه:رقیه علی نژاد

منبع : روزنامه جام‌جم