Analisis radiokarbon telah mengubah pemahaman kita selama 50.000 tahun terakhir. Profesor Willard Libby pertama kali mendemonstrasikannya pada tahun 1949, yang kemudian dianugerahi Hadiah Nobel.
Metode kencan
Inti dari analisis radiokarbon adalah membandingkan tiga isotop karbon yang berbeda. Isotop unsur tertentu memiliki jumlah proton yang sama di dalam nukleus, tetapi jumlah neutron yang berbeda. Ini berarti bahwa meskipun memiliki kemiripan kimia yang besar, mereka memiliki massa yang berbeda.
Massa total isotop ditunjukkan dengan indeks numerik. Sementara isotop ringan 12C dan 13C stabil, isotop terberat 14C (radiokarbon) bersifat radioaktif. Intinya sangat besar sehingga tidak stabil.
Seiring waktu, 14C, dasar penanggalan radiokarbon, meluruh menjadi nitrogen 14N. Sebagian besar karbon-14 terbentuk di atmosfer bagian atas, di mana neutron yang dihasilkan oleh sinar kosmik bereaksi dengan atom 14N.
Kemudian teroksidasi menjadi 14CO2, memasuki atmosfer dan bercampur dengan 12 CO2 dan 13CO2. Karbon dioksida digunakantumbuhan selama fotosintesis dan dari sana melalui rantai makanan. Oleh karena itu, setiap tumbuhan dan hewan dalam rantai ini (termasuk manusia) akan memiliki jumlah 14C yang sama dibandingkan dengan 12C di atmosfer (rasio14S:12S).
Keterbatasan metode
Saat makhluk hidup mati, jaringan tidak lagi diganti dan peluruhan radioaktif 14C menjadi jelas. Setelah 55.000 tahun, 14C telah membusuk sedemikian rupa sehingga sisa-sisanya tidak dapat diukur lagi.
Apa itu penanggalan radiokarbon? Peluruhan radioaktif dapat digunakan sebagai "jam" karena tidak tergantung pada kondisi fisik (misalnya suhu) dan kimia (misalnya kadar air). Setengah dari 14C yang terkandung dalam sampel meluruh dalam 5730 tahun.
Oleh karena itu, jika Anda mengetahui rasio 14C:12C pada saat kematian dan rasio hari ini, maka Anda dapat menghitung berapa lama waktu telah berlalu. Sayangnya, tidak mudah untuk mengidentifikasi mereka.
Analisis radiokarbon: margin of error
Jumlah 14C di atmosfer, oleh karena itu pada tumbuhan dan hewan, tidak selalu konstan. Misalnya, itu bervariasi tergantung pada berapa banyak sinar kosmik yang mencapai Bumi. Itu tergantung pada aktivitas matahari dan medan magnet planet kita.
Untungnya, fluktuasi ini dapat diukur dalam sampel yang diberi tanggal dengan metode lain. Anda dapat menghitung lingkaran pohon tahunan dan perubahan isinyaradiokarbon. Dari data ini, "kurva kalibrasi" dapat dibuat.
Saat ini, pekerjaan sedang dilakukan untuk memperluas dan meningkatkannya. Pada tahun 2008, hanya tanggal radiokarbon hingga 26.000 tahun yang dapat dikalibrasi. Hari ini kurva telah diperpanjang hingga 50.000 tahun.
Apa yang bisa diukur?
Tidak semua bahan dapat diberi tanggal dengan metode ini. Sebagian besar, jika tidak semua, senyawa organik memungkinkan penanggalan radiokarbon. Beberapa bahan anorganik, seperti komponen aragonit dari cangkang, juga dapat ditentukan tanggalnya, karena karbon-14 digunakan dalam pembentukan mineral.
Bahan yang telah berumur sejak awal metode ini meliputi arang, kayu, ranting, biji-bijian, tulang, kerang, kulit, gambut, lanau, tanah, rambut, tembikar, serbuk sari, lukisan dinding, karang, sisa-sisa darah, kain, kertas, perkamen, damar, dan air.
Analisis radiokarbon suatu logam tidak mungkin dilakukan jika tidak mengandung karbon-14. Pengecualian adalah produk besi, yang dibuat menggunakan batu bara.
Hitung ganda
Karena kerumitan ini, penanggalan radiokarbon disajikan dalam dua cara. Pengukuran yang tidak dikalibrasi diberikan pada tahun-tahun sebelum 1950 (BP). Tanggal yang dikalibrasi juga disajikan sebagai SM. e., dan setelah, serta menggunakan satuan calBP (dikalibrasi hingga saat ini, sebelum 1950). Ini adalah "perkiraan terbaik" dari usia sampel yang sebenarnya, tetapi perlu untuk dapat kembali kedata lama dan mengkalibrasinya karena studi baru terus memperbarui kurva kalibrasi.
Kuantitas dan kualitas
Kesulitan kedua adalah prevalensi 14С yang sangat rendah. Hanya 0,0000000001% karbon di atmosfer saat ini yang 14C, sehingga sangat sulit diukur dan sangat sensitif terhadap polusi.
Pada tahun-tahun awal, analisis radiokarbon dari produk peluruhan membutuhkan sampel yang sangat besar (misalnya, setengah tulang paha manusia). Banyak laboratorium sekarang menggunakan Accelerator Mass Spectrometer (AMS), yang dapat mendeteksi dan mengukur keberadaan berbagai isotop, serta menghitung atom karbon-14 individu.
Metode ini membutuhkan kurang dari 1 gram tulang, tetapi hanya sedikit negara yang mampu membeli lebih dari satu atau dua AMS, yang harganya lebih dari $500.000. Misalnya, Australia hanya memiliki 2 instrumen ini yang mampu menentukan penanggalan radiokarbon, dan mereka berada di luar jangkauan sebagian besar negara berkembang.
Kebersihan adalah kunci akurasi
Selain itu, sampel harus dibersihkan secara hati-hati dari kontaminasi karbon dari perekat dan tanah. Ini sangat penting untuk bahan yang sangat tua. Jika 1% dari suatu unsur dalam sampel berusia 50.000 tahun berasal dari polutan modern, maka akan diberi penanggalan 40.000 tahun.
Untuk alasan ini, para peneliti terus mengembangkan yang barumetode pembersihan bahan yang efisien. Mereka dapat memiliki dampak yang signifikan pada hasil yang diberikan oleh analisis radiokarbon. Keakuratan metode telah meningkat secara signifikan dengan pengembangan metode baru pembersihan dengan karbon aktif ABox-SC. Ini memungkinkan, misalnya, untuk menunda tanggal kedatangan orang pertama di Australia lebih dari 10 ribu tahun.
Analisis radiokarbon: kritik
Metode yang membuktikan bahwa lebih dari 10 ribu tahun telah berlalu sejak awal Bumi, yang disebutkan dalam Alkitab, telah berulang kali dikritik oleh para kreasionis. Misalnya, mereka berpendapat bahwa dalam 50.000 tahun sampel harus bebas dari karbon-14, tetapi batu bara, minyak, dan gas alam, yang diyakini berusia jutaan tahun, mengandung jumlah isotop ini yang dapat diukur, yang dikonfirmasi oleh penanggalan radiokarbon. Kesalahan pengukuran dalam hal ini lebih besar daripada radiasi latar, yang tidak dapat dihilangkan di laboratorium. Artinya, sampel yang tidak mengandung atom karbon radioaktif tunggal akan menunjukkan tanggal 50 ribu tahun. Namun, fakta ini tidak mempertanyakan penanggalan objek, dan terlebih lagi tidak menunjukkan bahwa minyak, batu bara, dan gas alam lebih muda dari usia ini.
Juga, kreasionis mencatat beberapa keanehan dalam penanggalan radiokarbon. Misalnya, penanggalan moluska air tawar telah menentukan usia mereka lebih dari 2.000 tahun, yang menurut mereka mendiskreditkan metode ini. Faktanya, telah ditemukan bahwa kerang mendapatkan sebagian besar karbonnya dari batu kapur dan humus, yang sangat rendah 14C, karena mineral ini sangat tua dan tidak memiliki akses kekarbon udara. Analisis radiokarbon, yang akurasinya dalam hal ini dapat dipertanyakan, ternyata benar. Kayu, misalnya, tidak memiliki masalah ini, karena tanaman mendapatkan karbon langsung dari udara, yang mengandung dosis penuh 14C.
Argumen lain yang menentang metode ini adalah fakta bahwa pohon dapat membentuk lebih dari satu lingkaran dalam satu tahun. Ini benar, tetapi lebih sering terjadi bahwa mereka tidak membentuk cincin pertumbuhan sama sekali. Pinus bristlecone, yang menjadi dasar sebagian besar pengukuran, memiliki cincin 5% lebih sedikit dari usia sebenarnya.
Menyetel tanggal
Analisis radiokarbon bukan hanya sebuah metode, tetapi juga penemuan-penemuan menarik di masa lalu dan sekarang. Metode ini memungkinkan para arkeolog untuk mengatur temuan dalam urutan kronologis tanpa perlu catatan tertulis atau koin.
Pada abad ke-19 dan awal abad ke-20, para arkeolog yang sangat sabar dan hati-hati menghubungkan tembikar dan peralatan batu dari wilayah geografis yang berbeda dengan mencari kesamaan bentuk dan pola. Kemudian, dengan menggunakan gagasan bahwa gaya objek berevolusi dan menjadi lebih kompleks dari waktu ke waktu, mereka dapat menempatkannya secara berurutan.
Jadi, makam berkubah besar (dikenal sebagai tholos) di Yunani dianggap sebagai cikal bakal struktur serupa di pulau Maeshowe, Skotlandia. Ini mendukung gagasan bahwa peradaban klasik Yunani dan Roma adalah pusat dari semua inovasi.
Namun, dalamHasil analisis radiokarbon, ternyata makam Skotlandia ribuan tahun lebih tua dari makam Yunani. Orang barbar utara mampu merancang struktur kompleks yang mirip dengan struktur klasik.
Proyek penting lainnya adalah penugasan Kain Kafan Turin ke periode abad pertengahan, penanggalan Gulungan Laut Mati hingga zaman Kristus, dan periodisasi lukisan-lukisan di Gua Chauvet pada 38.000 kalBP yang agak kontroversial (sekitar 32.000 BP), ribuan tahun lebih awal dari yang diperkirakan.
Analisis radiokarbon juga telah digunakan untuk menentukan waktu kepunahan mamut dan berkontribusi pada perdebatan apakah manusia modern dan Neanderthal bertemu atau tidak.
Isotop 14С digunakan tidak hanya untuk menentukan usia. Metode analisis radiokarbon memungkinkan kita untuk mempelajari sirkulasi laut dan melacak pergerakan obat ke seluruh tubuh, tetapi ini adalah topik untuk artikel lain.
