1.
Radiokarbon kormeghatározás:
Radiometriai módszer szerves anyagok korának meghatározására, amelyet 1948-9-ben Willard Libby, amerikai kémikus dolgozott ki.
A módszer alapja, hogy az instabil 14-es tömegszámú szén (C14) atomok (radiokarbon) folyamatosan keletkeznek a felső légkörben a nitrogénatomokból a kozmikus sugárzás neutronjai miatt, a következő reakció alapján:
14N + n => 14C + p
(Vagyis a nitrogén 14-es, "normál" izotópja "befog" egy neutront és kibocsát egy protont, miközben 14-es tömegszámú, sugárzó szén izotóppá alakul.)
A keletkezett szén gyorsan szén-dioxiddá oxidálódik és bekerül a szénkörforgásba a fotoszintézisen és a táplálékláncon keresztül. Aránya mindaddig állandó az élőlényekben, amíg anyagcserét folytatnak (vagyis amíg élnek). Haláluk után a C14 mennyiség és vele együtt a sugárzás intenzitása kb. 5600 éves felezési idővel csökkenni kezd. (Vagyis kb. 5600 év alatt felére, újabb 5600 év alatt negyedére csökken, stb.)
A radiokarbon kormeghatározás elvét az alábbi ábra szemlélteti:
A C14bomlási folyamata a következő:
14C => 14N + b
(Vagyis a 14-es tömegszámú, instabil szén izotóp egy béta részecske - elektron - kisugárzása közben stabil 14-es tömegszámú nitrogénné alakul.)
A folyamat szemléltetése az Érdekességeknél "A sugárzásról - érthetőbben" cím alatt látható.
A C14 aránya a természetben 0.00000000010%, vagyis egy C14 atom jut minden 1.000.000.000.000 C12 atomra az élő anyagban.
A módszer 50-60000 éves időtartamig használható. Az ennél régebbi minták sugárzása már olyan kis mértékű, amely a műszerek méréshatára alatt van.
A módszer pontosságát ismert korú szerves mintákkal tesztelték. Például olyan fák maradványaival, amelyeket egyéb ismert korú régészeti mintákkal együtt találtak.
2.
A C14 , AVAGY A RADIOKARBON MÓDSZER BUKTATÓI!
*
Kép forrása:
"Graham Hanckok :
Istenek Kézjegyei könyv / 552.oldal
( az "új" bővített kiadásából)!
(1. BBC Horizon : A Hancock - interjú átírata.)
*(2. Mi a radiokarbon kormeghatározás, és annak megbízható módszer-e a régészeti helyszínek kormeghatározását illetően?
Sean Hanckok)
...
A kitalált középkor elmélete nem csak merész elgondolásával
váltotta ki a történészek heves ellenszenvét. Ugyanis felhívta a figyelmet a
történelemtudomány olyan területeire is, melyek látszólag tökéletesen rendben
vannak, valójában viszont ezer sebből véreznek.
Ilyen terület a régészeti kormeghatározás. Ezen belül is a
radiokarbon, más néven a C14 alapú kormeghatározás. Nézzük meg, mi a helyzet
ezzel a híres – hírhedt módszerrel!
A C14 története és tudományos alapja
A radiokarbon kormeghatározást Chicago
Egyetemen dolgozó Wollard F. Libby
fedezte fel 1946-ban.
A szénnek 3 izotópja létezik. A
leggyakoribb a 12-es (C12) tömegszámú 6 protont és 6 neutront tartalmazó
változat, ami stabil. A 13-as és 14-es (C14) tömegszámú izotóp egy illetve
kettő plusz neutront tartalmaz, ami csökkenti az atommag stabilitását, tehát a
két izotóp radioaktív. Kémiailag a három izotóp között nincs különbség. A
kormeghatározásban a C14-et használják.
A C14 mennyisége a C12-höz képest igen
alacsony, körülbelül minden ezredik C12 atomra jut egy C14 atom. Keletkezési
helye a sztratoszféra alsó rétege, ahol a kozmikus sugárzás hatására a
nitrogénból keletkezik. Mivel nem stabil, 5370±40 éves felezési idővel
visszabomlik nitrogénné.
A C14 lassan alászáll a légkör alsóbb
rétegeibe, ahol szerves, vagy szervetlen formában megkötődik. Egy adott
anyagból mintát véve, megmérve a radioaktív és az inaktív szén arányát egy
szerves anyagban, és FELTÉTELEZVE az eredeti arányt következtetni lehet a
vizsgált anyag korára.
Ábra: A C14 ideális bomlása esetén, ha a minta aktivitását
bejelöljük,
automatikusan hozzárendelhetünk egy
időpontot. De vajon valóban ilyen könnyű lenne a dolog?
A C14 kormeghatározás buktatói
A radioaktív szénizotópos kormeghatározás
látszólag nagyon egyszerű és objektív fizikai mérés. Azonban számtalan tényező
van az izotóp keletkezésétől a mérésig, ami jelentősen zavarhatja a
kormeghatározást.
1.
A C14 keletkezését befolyásoló tényezők.
1.1. A Naptevékenység
A Nap által kibocsátott részecske és
sugárözön a légkör felsőbb rétegeiben igen csak nagy hatással van az ott zajló
folyamatokra. Mint a lenti ábrán látható, igen látványos a párhuzam a
naptevékenység, az északi fény gyakorisága és a légkör C14 tartalma között.
A Nap aktivitásában vannak ciklusok,
melyekkel számolhatunk, ilyen a 11 és 22 éves ciklus, mely a
napfolttevékenységben nagyon jól követhető. Létezik egy 200 év körüli ciklus
is, mely az extrém napfolttevékenységhez köthető, ide tartozik a híres Maunder-minimum az 1700-as évek körül.
A Naptevékenység ingadozásai akár 10-15
ezreléknyi ingadozást is okozhatnak egy évszázadon belül.
2.ábra: A naptevékenység
változásai erősen kihatnak a C14 eredményeire
1.2. Szupernova-robbanások
A felrobbanó csillagok rövid időre
megemelik a kozmikus sugárzást, ezzel pedig a C14
képződésének intenzitását is. Ezek a jelenségek viszonylag ritkák, és
hatásidejük mindössze néhány nap. A C14 képződésre gyakorolt hatásukról még
nincsenek adatok.
1.3. A Föld mágneses terének ingadozásai
A mágneses tér a kozmikus sugaraktól védi
a bolygót. Ha gyengül, emelkedik a sugárzás intenzitása, ezzel együtt a C14
képződése is. Ha erősödik, akkor pont ellenkezőleg, csökken a C14 képződése.
Bolygónk mágneses mezeje is állandóan
változik, évezredes időszakokra vetítve igen nagy mértékben, ennek
pedig igen jelentős hatása van a C14 keletkezésre, így a kormeghatározásnál
mindenképpen figyelembe kell venni a jelenséget.
2.
A légköri eloszlást befolyásoló tényezők
2.1. A fosszilis
energiahordozók használata.
A kőolaj, a kőszén és a földgáz elégetése
hatalmas mennyiségű szén-dioxidot juttat a levegőbe. Ebben a szén-dioxidban
viszont gyakorlatilag nincs C14. A lenti ábrán látható, hogy milyen jelentős
mennyiségű szén-dioxid került a légkörbe az ipari tevékenység nyomán.
Ugyanakkor ez bizonyíték arra is, hogy a globális éghajlat – anomáliák részben
visszavezethetőek az emberi tevékenységre!
Ábra: Az ipari forradalom hatására a légkör C14 koncentrációja
erősen csökkent.
Az 1850-1950 évek között
ezrelékkel, de ennek túlnyomó része az 1900-as évek óta következett be.
2.2. Klímaváltozás
Az éghajlat változása a C14 megkötésére is
kihat. Számos olyan tényező változik meg, ami felboríthatja a C14
kormeghatározását. Ilyen többek között az óceánok szén-dioxid-kötő képessége. A
meleg vízben a gázok oldékonysága csökken, emiatt a
vízben eddig oldott szén-dioxid a légkörbe visszakerül. Ez (amellett, hogy
tovább fokozza a felmelegedést) C14 izotópban szegény, tehát újra csak
befolyásolja a kormeghatározásunkat.
3.
Rezervoárok
A légkörben lévő szén nem csak a biomassza
körforgásában vesz részt. Nagy mennyiség rövidebb vagy hosszabb időre kivonódik
a forgalomból. Nagy mennyiséget köt meg az óceán vize, a kőzetképződés során
(mészkő, dolomit) karbonátok formájában is sok szén kötődik meg. A szerves
szénvegyületekből sem kerül vissza minden a légkörbe, a kőolaj, földgáz és az
olaj formájában kikerülhet a természetes körforgásból.
Ezek a folyamatok többnyire állandónak
tekinthetőek, de egyes tényezők változásai megzavarhatják a tárolási
folyamatokat.
A klímaváltozás, az óceánok áramlatainak
átalakulása, az emberi tevékenység igen jelentős mennyiségű szén-dioxidot
szabadít fel, melynek C14 tartalma alacsonyabb a légkörénél.
3.2. Vulkáni aktivitás
A vulkáni tevékenység nagy mennyiségű
széntartalmú anyag juttathat légkörbe, de a földkéregből származó
szénvegyületek C14-ben szegények. Ez a jelenség egész térségek
és teljes korszakok időbeli meghatározását boríthatja fel…
Erre legjobb példa az Égei-tengeren Szantorin (Théra) vulkánjának
katasztrófája. Krisztus előtt jó másfél ezer évvel az emberiség egyik
legnagyobb vulkáni kitörésében megsemmisült a vulkanikus sziget nagy része.
Ebben az időbeli távolságban, mindössze 10 éves ingadozással hitelesítik a
C14-es kormeghatározását, de ebben az esetben csak teljes csőd az eredmény.
A jelenlegi időszámításunk szerinti i.e.
1350-1400-as korszak egyetlen értékelhetetlen időmasszává kenődik szét az i.e.
1680-1520 közötti korban, 50 év folyik szét több, mint
150 évvé!
A klasszikus, régészeti leletek szinkronizálásán
alapuló régészet a kitörést i.e. 1520-1550 környékére teszi, a grönlandi
jégréteg vizsgálata i.e. 1645±20 éves kort valószínűsített, a dendrokronológia
(fák évgyűrűszerkezetén alapuló kormeghatározás) eredményei alapján az i.e.
1628-as év tűnt a legvalószínűbbnek. Megjegyzem, sem a jégrétegvizsgálat, sem a
dendrokronológia nem egzaktabb kormeghatározás, mint a C14.
Számos példa van arra, hogy a vulkánok
közeléből származó szerves minták még nyugalmi időszakban sem alkalmasak
kormeghatározásra, egy-egy kitörés pedig évezredeket
is „öregítheti” a helyi szerves anyagokat.
Minden esetre elgondolkodtató, hogy
mennyire megbízható az a kormeghatározási rendszer, amely egy történelmileg
igen gyakori esemény (vulkánkitörés) hatására teljesen megbízhatatlanná válik és egész korszakok kavarodnak össze…
4.
Az élő szervezetek izotóp-szelekciója
Hogy ne legyen olyan egyszerű a dolgunk,
még az élő szervezetek is bonyolítják a helyzetet. Ugyanis a növények jobban szeretik
beépíteni a kisebb tömegszámú szén-izotópokat, mint ugyanannak az elemnek a
nagyobb tömegszámú (jelen esetben radioaktív) változatát. Emiatt a növényekben
a C14 koncentrációja alacsonyabb, mint a környező légtérben. Az állatoknál az
sem mindegy, hogy növényevő, vagy ragadozó volt e az
adott élőlény, mert még ez is befolyásolja a C14 koncentrációját.
5.
Egyéb, „in situ” C14 produkció.
Nem csak a légkör felső részében képződhet
C14. Ez ismét csak nehezíti a helyzetünket.
5.1. Nukleáris kísérletek és atom-balesetek.
A légköri és földfelszíni nukleáris
robbantások és a balesetek növelik a C14 képződéshez szükséges neutronok
számát. Az 1950-1960 közötti időszakban az emberi nukleáris tevékenység 800
ezrelékkel emelte a C14 szintézisét, ez az érték még ma is 200 ezrelékkel
haladja meg azt az értéket, ami egyébként elvárható lenne.
5.2. Urántartalmú kőzetek
Azokon a lelőhelyeken, ahol a leletek közelében
uránt, vagy más radioaktív elemet (gyakori még a radon) tartalmazó kőzet
található, számítani lehet a C14 módszer használhatatlanságára.
5.3. Magasság-jelenség
Bár a C14 túlnyomó része a
sztratoszférában keletkezik, alacsonyabban is létrejöhet. A légkör véd a
kozmikus sugárzástól, de ahogy emelkedünk a tengerszinttől felfelé, ez a
védőhatás egyre csökken. 3000 méter magasságban a kozmikus sugárzás egy
nagyságrenddel erősebb a tengerszintem mérhetőnél, ebből kifolyólag a C14
keletkezésének intenzitása is magasabb. A hegyvidéki leletek ezért fiatalabbnak
adódhatnak pusztán azért, mert magasabban vannak.
5.4. Villámlás
A villámlás is képes C14 képződéséhez
szükséges körülményeket produkálni. Az eddigi kísérletek szerint ez nem
jelentős.
Miután
láttuk, hogy mennyire érzékeny is a C14 mennyisége a légkörben, most lépjünk
eggyel tovább. Nagyon fontos a meghatározás szempontjából, hogy a mintában lévő
C14 mennyiségét pontosan határozzuk meg, mert különben teljesen használhatatlan
eredményeket kapunk.
6.
A minta élettörténete
Az eddig tárgyalt faktorok a C14
keletkezését többnyire mintán kívüli állapotban befolyásolták. Ideális esetben
a vizsgált anyag a földben, hermetikusan elzárva a külvilágtól pihen
(természetesen messze a vidéken nincs semmilyen radioaktív szennyeződés a
talajban) egészen a régészek felbukkanásáig. A régészek
pedig ideális körülmények között rögtön laborba szállítják és már hozzá is
látnak a vizsgálatokhoz.
Sajnos azonban ez elég ritka eset. Sok leletet megbolygatnak, ami koridegen anyagokkal
szennyeződést okozhat. Egyes helyeken a talaj olyan mennyiségben tartalmazhat
radioaktív izotópokat, melyek képesek „elrontani” a datálást. Más leletek sosem
kerülnek föld alá, és kalandos életük során számos módosító tényezővel
találkoznak, erre talán a torinói lepel a legjobb példa.
A föld alatti lét sem tekinthető teljesen
sterilnek ugyanis:
- mint említettük a körülölelő kőzetek
radioaktivitása is befolyásolhatja a mintában lévő C14 bomlását. Ugyanígy
kihatnak a bomlásra azok az anyagok, melyek leárnyékolják a mintát és elnyelik
a bomlást elősegítő tényezőket.
- a radioaktív bomlást befolyásolhatja
több környezeti tényező (nyomás, hőmérséklet)
- a talajban nyugvó leletek esetén
számítanunk kell a kioldódásra, kimosódásra is
Ezek után a igen
nehéz pontos koradatot hozzárendelni a egyes leletekhez.
A
vizsgálat menete
A méréshez először mintát kell venni a
vizsgálandó anyagból. Ezt mechanikai és kémiai módszerekkel meg kell tisztítani
a szennyeződésektől, melyek jelentősen befolyásolhatnák az eredményt.
Ezután jön a tényleges mérés. A ’70-es
évekig a mérés azon alapult, hogy a C14 bomlásakor keletkező elektront
detektálták, és egyszerűen megszámolták az időegységekre jutó bomlások számát.
Ebből következtettek a korra. Ezzel a módszerrel a főbb probléma az volt, hogy
a C14 bomlásából származó elektronokat nem lehet megkülönböztetni a
háttérsugárzásból, illetve más (a mintában lévő) radioaktív anyagok (Th, U, K) bomlásakor keletkező elektronoktól. Ez egyrészt
jelentősen ronthatta a mérés pontosságát, másrészt 40 000 évnél idősebb leleteknél a háttérsugárzás már elfedi a C14
bomlását, tehát itt használhatatlanná válik a módszer.
Ez azt is jelenti, hogy az 1980 előtti
kormeghatározások esetén a hibalehetőség nagyon nagy. A korai mérések
bizonytalanságát tovább növeli, hogy a fent említett módosító tényezőket még
nem ismerték, tehát nem vették figyelembe.
Újabban egy tömegspektrométeres
vizsgálatot alkalmaznak, amely nem a bomlást, hanem közvetlenül a különböző
szénizotópok mennyiségét, és azok arányát méri. Ezzel kiküszöböli a
háttérsugárzás zavaró hatását, valamint méri a C13 jelenlétét is, ami a mérési
eredmények korrekciójában felhasználható.
Mindkét mérés során egy un. nem kalibrált C14-es kort kapunk, ez azt jelenti, hogy a
kapott érték biztos nem azonos a minta valódi korával. Ezt az adatot különféle
korrekciós faktorokkal (naptevékenység, földmágnesesség, stb.) javítva jutunk
el a kalibrált C14-es korhoz, ami a vizsgálatok idejétől visszaszámolva adja a
minta hozzávetőleges naptári kort. A különböző korrekciós tényezők számításánál
azonban nem tiszta tudományos érvek döntenek, hanem az, hogy az etalonnak
tekintett, kalibráló szerves anyagot melyik korszakba várták. Így néhány
történeti prekoncepció jelentősen behathat a kormeghatározás területére is.
A korrekció esetében sem csak szigorú
matematikai szorzók összegzését kell értenünk. Ebbe beletartozik a nem várt
tartományba eső eredmények szelektálása. Ha tehát egy honfoglalás korinak tűnő
leletre olyan érték adódna, hogy több száz évvel „megelőzi korát”, már első
körben kiesne a további feldolgozás alól, esetleg alkotnának egy újabb
korrekciós faktort, ami kiküszöböli az elcsúszást.
Az eddigiek alapján talán már érthető,
hogy sokan miért kételkednek a C14-es kormeghatározás megbízhatóságában. Minden
időkben voltak olyanok, akik kritikával illették a radiokarbon módszert és
esetleg újabb, egyéni kormeghatározást ajánlottak, de mint az
sejthető, ezeket a kritikusokat nem fogadták kitörő örömmel, és akkor még
finoman fogalmaztunk…
Szájról
szájra…
Végezetül a teljesség igénye nélkül szeretnék
néhány, közszájon forgó legendát megosztani arról, milyen furcsaságokat is
produkált eddig az izotópos kormeghatározás:
 |
több
millió éve zárt, háborítatlan kőzetben talált faanyag mindössze néhány tízezer
évesnek adódott…
|
|
egy
vulkántól alig néhány kilométerre lévő fákból vett minta több tízezer évesnek
adódott…
|
|
ugyanez
az öregedés volt tetten érhető nagyvárosi fákból vett mintákon.
|
|
a 785
évvel ezelőtt épült angliai oxfordi kastélyból származó habarcsról azt
állapították meg, hogy 7.370 éves.
|
|
frissen
megölt fókákat 1.300 évesnek állapítottak meg, 30 éve meghalt fókákat pedig 4.600 évesnek.
|
|
élő
csigák korát 2.300 évesnek mutatták ki.
|
|
élő
fákból kivágott fadarabokat pár nap múlva 10.000 évesnek
határoztak meg.
|
|
radiokarbon
módszerrel egy mumifikálódott pézsmaszarvas fejbőre alatti izomszövetet 24.000
évesnek állapították meg, míg ugyanazon állat hátsó lábáról való szőrt pedig 17.200 évesnek — kissé hosszú életű állat
lehetett!
|
|
egy mammut szőréről azt mutatták ki, hogy 26.000
éves, míg közvetlenül a tetem fölött levő tőzegről azt, hogy 5.610 éves.
|
Összeállította:
Meleg Sándor
Felhasznált irodalom:
1. Uwe Zerbst: Die Datierung archäologischer Proben mittels Radiokarbon; Studium Integrale Journal, 5. Jahrgang / Heft 1 - April 1998, Seite 17 – 28
2.
Interneten terjedő, „nem hivatalos forrásokból” származó szóbeszédek és
legendák a C14 megbízhatóságáról…
3.
A kormeghatározás néhány módszere és pontossága Hogyan dolgozik egy régész, mi a tudomány célja?
Természetesen itt most nem tudjuk nagy részletességgel megtárgyalni
az egyes módszereket, csak néhány egyszerűbb lehetőségről ejtenék szót.
Elsősorban azokat szeretném kiemelni, amelyeket az egyes fejezetek
tárgyalásánál említek majd. Ezekre különösen Mezopotámia felfedezésénél
lesz szükség. Minden esetben látni fogjuk majd, hogy nagyon sok esetben a
találgatás, vagy inkább a véletlenek együttes játéka és nem a tények a
döntőek egy lelet felfedezésénél. Azt is nyilvánvalónak kell tekinteni,
hogy természetesen a tudomány, – habár nap, mint nap ad új
felfedezéseket a világ számára – sem fogja az emberi kételyeket
eloszlatni, valamint a kormeghatározás hibahatárát és a tévedések
lehetőségét teljesen megszüntetni.
Elsősorban egy
nagyon egyszerű módszert szeretnék megismertetni. Ez a felhalmozott
ismeretek alapján a leletek összehasonlítása egymással, vagyis az
összehasonlító módszer. Ennek a leggyakoribb módja, amikor a talált
eszközök megmunkálásának a stílusából következtetnek. Egyes történelmi
korszakokat az írásos emlékek alapján határoznak meg. Ennek alapjai az
egyiptomi kronológiai táblázatok, a mezopotámiai rovásírással írt
uralkodói dinasztiák kronológiái (ami az asztrológián alapszik),
valamint a görög és római történetírók egyes feljegyzései. A módszer
lényege, hogy egy ismert írásos vagy egyéb leletet – aminek a stílusa
alapján ismerik a korát – és egy ismeretlent egymás mellé tesznek, és
„keresztbe datálják”, vagyis egymáshoz viszonyítják. Ezt a módszert
nagyon sokszor alkalmazom. Leggyakrabban a Biblia egyes korban
meghatározható állításait helyezem egy másik lelet mellé, aminek a korát
vagy jelentőségét másképpen értelmeznénk a Biblia nélkül. Ha mindkét
információ biztos, akkor szerencsénk van, tehát a módszer megbízható. Ha
például egy egyiptomi kőtáblát és a Bibliai történelmet illesztjük
egymás mellé, de mindkettőből hiányzik egy kevés információ, akkor
elmondható, hogy a módszer nagyon biztos, mert egymást helyesen
egészítik ki. Éppen úgy, mint a matematikában a kétismeretes egyenlet,
ahol nem tudom meghatározni a két ismeretlenből az egyiket sem, de ha
megvan a két egyenlet, akkor azokat egymásba illesztve megszületik a
végeredmény.
Felmerülhet egy nagyon fontos kérdés, hogy mikor nem
biztos ez a módszer? Akkor van probléma, ha nem tudunk valamit nagy
biztonsággal, és a kormeghatározás e módszerénél feltételezésekre
támaszkodunk. Jó példa erre a történelmi korszakok meghatározása,
különösen az ókorban, ha azt akarjuk eldönteni a leletek alapján, hogy
mikor kezdődött vagy ért véget a bronzkor. Ismerünk egy ötvözetet,
aminek a görög neve elektrum. Ennek a fémötvözetnek az összetétele 75%
arany, 22% ezüst és 3% réz. Ezt hagyományosan a bronzkorban használták.
Így a tudósok azt állítják, hogy olyan írásos bizonyítékokra kell
támaszkodni, ami igazolja, hogy ezt a fémet akkor használták.
Feltételezések szerint a fém éppen olyan idős, amilyen idős az arról
szóló legrégebbi írásos emlék, ami rendelkezésünkre áll. A probléma
akkor adódik, ha találnak egy másik, sokkal régebbi írásos leletet, vagy
olyan sírt, ahol együtt találhatók az elektrum, a bronz és a vas
eszközök. Erre példát fogok majd mutatni Tutanhamon sírja felfedezésénél
és az Amarnai levelek tartalmának elemzésénél, ahol éppen ez volt a
buktató. Ezért ennél a módszernél a tudósok azt állítják, hogy a
kormeghatározás pontossága +/- 200 év. Természetesen azt is tudni kell
ehhez, hogy az emberi történelem vizsgálata szempontjából viszonylag
„fiatal”, 3500–4500 éves leleteket lehet ebben az összefüggésben
vizsgálni. A Biblia esetében akkor pontos, ha már meglévő dátummal és
eseménnyel van dolgunk, de pl. a görög Akrotiri-i civilizáció
felfedezésénél nem lehetett alkalmazni a módszert, mivel a várost hajdan
tűz pusztította el. Ne feledjük, hogy a tűzben elolvadnak a fémek, és
így az ötvözet jelenléte ebben az esetben nem megbízható utalás a korra.
Ezért nagy ráhagyással annyit tudhatunk, hogy Akrotiri esetében a
civilizáció ebben a városállamban Kr. e. 3000–1100 között létezett, de
hogy ebben az időszakban mikor történt a tűzvész, vagyis a város
pusztulása, illetve az ott talált agyagedények vagy fémtárgyak kora az
pontosan a pusztulás idejére, vagy sokkal későbbre tehető-e, az már
ilyen módszerrel nem határozható meg.
A másik
közismert és alkalmazott egyszerű módszer a rétegek elemzésének a
módszere. Tudnunk kell, az ókorban gyakran előfordult, hogy ha egy
várost meghódítottak, azt lerombolták, és a tetejére építették az új
várost. Így egyes esetekben, ha ismerjük a város történelmét, és le
tudunk ásni a rétegeken keresztül a legalsó olyan szintig, ahol már
nincs több lelet, beazonosítható a város őstörténete, illetve annak
kora. Jeruzsálem esetében a feltáráshoz ezt a módszert kiválóan lehetett
alkalmazni. A történelemből tudjuk, hogy a várost húszszor rombolták
le, majd építették újra. Ha ismerjük az első város pusztulásának a
korát, az ahhoz tartozó leletek megtalálhatóak a legalsó rétegekben. Ez
szabad szemmel ma is jól megfigyelhető Jeruzsálemben. A város mai
szintje és a feltárt Dávid korabeli városrom –amelynek kora Kr. e. 1000
körüli – között 25–30 m szintkülönbség van. Ez természetesen nem a
legalsó réteg.
Szintén nagyon jól lehetett ezt a módszert
alkalmazni a föníciai és a mezopotámiai városromok feltárásánál. Egy-egy
domb, vagy ahogy a helyi nyelvben mondják „tel”, rejtett egy várost
(Tel-Mardukh, Tel-el Muquajer, Tel-el Qujunkdzsik stb.). A dombokat
rétegenként tárták fel, mélyen leástak az alsó szint alá is, hogy
megkeressék azt a réteget, ahol már nincsen több lelet.
Milyen
tévedési lehetőségek vannak? Milyen esetben nem lehet alkalmazni ezt a
módszert? Természetesen azzal az eséllyel minden helyzetben lehet
számolni, hogy a talaj horizontálisan és vertikálisan elmozdul. Ez nem
minden esetben zárja ki azt a lehetőséget, hogy egy lelet nem a
megfelelő mélységben helyezkedne el, de nagymértékben bizonytalanná
teheti az eredményt.
Nagyon sokáig, a 20. század elejéig például nem
számoltak azzal az eshetőséggel, hogy mi történne, ha a megtalált lelet
egészen véletlenül nem abból a városból és nem is abból a korból való,
hanem valakik valamilyen célzattal oda vitték a történelem folyamán?
(Részletesebben a Tutanhamonról szóló fejezetben.) Erre természetesen
tudunk példát szolgáltatni. Az ókori Kánaán területén, amikor a
„tel”-eket feltárták Bét-Sames város halmaiban, leástak a Kr. e. 1400
körüli rétegekig. Ott találtak egy Egyiptomból származó akkor már több
mint 1000 éves – tehát kb. a Kr. e. 2400 körüli évszázadból származó –
diorit kőből készített tálat. Hogyan és mikor került oda ez a lelet? A
magyarázat nagyon egyszerű: Az egyiptomi fáraó sírok kirablása már akkor
is nagy üzlet volt, hiszen tudjuk, hogy a piramisépítések helyett a
papok a temetkezési helyet áttették a Királyok völgyébe. A 18. fáraó
dinasztia idején, amikor a hükszoszok uralma véget ért Egyiptomban, és
az újbirodalom létrejött, valamikor Kr. e. 1500 körül megváltoztatták a
temetkezési szokásokat. A piramisépítés szokása végleg eltűnt, a
korábbiak szabad prédái lettek a fosztogatóknak, akik sok esetben maguk a
papok voltak.[3] A Kr. e. 1400-as években Kánaánba került diorit tál
nem más, mint valamely királyi sír egyik darabja. Ez nem azt jelenti,
hogy bizonyosan a piramis sírkamrájából került volna oda. A piramisokhoz
egész temető tartozott, amelyeket az uralkodói elit embereinek hoztak
létre. Természetesen a tudósok közül senki sem gondolta akkor, hogy ez
nem így van, hiszen nagyon primitív tudomány lenne a régészet, ha ezt az
összefüggést ilyen módon ne lehetne azonnal felismerni. Itt arról van
szó mindössze, hogy ehhez hasonlóan kerülhetett más lelet is egyazon
rétegbe, akár egész kincstárnyi mennyiségben is. Ezt ma már nem lehet
tudni.
Ha például két réteg között 200–300 év a korkülönbség, és a
rétegek elemzésével kellene meghatározni a vaskort, nem lenne mindegy,
hogy mennyivel korábban következett be a váltás a bronzról vasra. Mi
történik akkor, ha az alsó rétegből a felsőbe átkerül egy vastárgy, mert
földcsuszamlás történik, és ezért nem későbbre, hanem korábbra
datálható a vaskor 200 évvel? Ez természetesen nagyon ritkán következik
be úgy, hogy ne lehet rájönni, de van mégis ilyen példa is. (Ezt is
fogjuk tárgyalni a későbbiekben.) Az igazi probléma ezzel a módszerrel
akkor van elsősorban, ha egy általunk nem ismert vagy a történelemben
nem jegyzett természeti katasztrófa megváltoztatja a réteg helyét,
összetételét vagy olyan vastag hordalékot tesz a réteg tetejére, hogy
azt senki nem feltételezi, hogy az alatt is lenne egy újabb réteg, ami
éppen abból a korból való, mint a felső réteg. Ur város felfedezésénél
részletesen fogok bemutatni egy olyan felfedezést, amikor ez a szó
legszorosabb értelmében így történt meg.
Ha összegezzük ezeket a
dolgokat, megállapíthatjuk, hogy ennek az elemzésnek is van hibahatára,
ami a következőképpen számítható ki: Írásos emlék vagy ismert lelet +
ásatások újabb leletei + feltételezés, hogy a rétegek között nincs
átfedés = eredmény. Hogy mekkora a hibahatár? Néha semmi, néha azonban
csak megbecsülni lehet. A pontos érték a rendelkezésünkre álló
megbízható forrásoktól függ. Amennyiben a Bibliát hitelesnek tekintjük,
nagyon pontos eredményeket határozhatunk meg egyes esetekben.
Mindenképpen meg kell említenünk a tudomány által leginkább elterjedt
és sokat vitatott radiokarbon módszert. Szinte minden esetben bevetik,
majd mint egy utolsó érvet, ami eldöntheti a leletek korát. Ma már
nagyon sok más modern módszer ismert, de még mindig ez a
legelterjedtebb. Mit tudunk mondani erről? A tudományos módszer nagyon
fiatal, az atommagkutatásnak köszönhető. Prof. Willard F. Libby
vizsgálta meg 1950-ben először ezzel a módszerrel a kumráni 1-es
barlangban található ősi bibliai tekercseket. Ezek kormeghatározása
sorsdöntő volt a bibliai irodalom pontossága szempontjából. Libby
megállapította, hogy a tekercsek kora Kr. e. 168–233 közé tehető. Ezért
akkor Nobel-díjat kapott. Hogyan működik a radiokarbon vizsgálat? Ezzel a
módszerrel az élő, szerves molekulák korát lehet meghatározni. A
kumráni tekercseket pergamenre írták, amik állatbőrből készültek. A
módszer lényege a következő. Köztudottan a szén atomi állapotban 12
elektronnal rendelkezik. Minden élő szervezet bőségesen tartalmaz
szénatomot valamilyen szerves molekula formájában. Bolygónkat azonban
állandóan kozmikus sugárzás éri a világűrből, ami a levegőben levő
szénatomok szerkezetét úgy változtatja meg, hogy ne 12, hanem 14
elektront tartalmazzon. Ez a C14-es szénizotóp. Mivel az izotóp nem
stabil, ezért radioaktív sugárzást bocsát ki magából. Ez pedig mérhető,
és a felezési ideje kb. 5000 év. Így a tudósok abból indulnak ki, hogy
egy élő szervezet a levegőben lévő C14 izotópot belélegzi, vagy táplálék
formájában elfogyasztja, ami természetesen bekerül a szervezet
szénatomjai közé. Ez addig történik így, amíg a szervezet él. Az elhalt
test C14 koncentrációja nem növekszik. Tehát műszeresen meg kell mérni a
szerves leletben található radiokarbon izotópok sugárzási erősségét, és
abból elvileg kiszámítható a kora.
A kumráni tekercsek esetében
meghatározható volt, hogy az állatok mikor éltek, amiknek a bőrére írták
a Biblia szövegét. Azonban a módszer buktatója ugyanaz, ami egyben a
benne rejlő lehetőség is. A tudósok általában nem az olyan fiatal
leletek kormeghatározásánál alkalmazzák a módszert, mint a kumráni
tekercsek, amik mindössze 2200 évesek. Egyébként a tekercs vizsgálatánál
ez a módszer még nem volt általánosan elfogadott, ezért a sorsdöntő
bizonyítékokat nem a C14-re alapozták, hanem azt úgy használták, mint
ami megerősíti a korábban alkalmazott egyéb módszerek eredményeit:
filológiai vizsgálat, tinta vegyi vizsgálata, nyelvi vizsgálat stb.
Az1980-as években még DNS vizsgálatot is végeztek, ami az állatok DNS
szerkezetét hasonlítja össze a különböző évszázadokból fennmaradt
hasonló leletek DNS szerkezetével. Ez még azt is meghatározta, hogy
melyik nyájhoz tartoztak azok az állatok, amikből pergament készítettek,
vagy milyen földrajzi területen legeltek!
Manapság az elterjedt
gyakorlat, hogy a C14-es vizsgálatot a legrégebbi leletek
kormeghatározásánál alkalmazzák, különösen az előember-leleteknél, és
éppen itt a buktatója. Tudniillik nem lehet tudni, hogy egy élőlény az
élete során pontosan mennyi C14-et lélegez be vagy fogyaszt el
táplálékkal, aminek koncentrációja a levegőben egyébként is a mindenkori
kozmikus sugárzástól függ. A tudósok úgy vélik, hogy ha a sugárzás a
felezési időn túli értéket mutat, akkor több mint 5000 éves a lelet.
Ritkán számolnak azzal az eshetőséggel, hogy a belélegzett érték
kevesebb is lehet, mint amit átlagosként alapul vesznek. Gyakorlatilag
elmondható, hogy ha a felezési időn túl van a lelet kora, minél régebbi,
annál megbízhatatlanabb eredményt kapunk. Egy tűzvész is átalakíthatja a
szerves anyag széntartalmát úgy, hogy egyszerűen bizonyos mennyiségű
C14 távozik belőle. Ha a lelet nem ép, vagy nem követhető a kora a
történelemben, akkor sajnos a vizsgálat nem megbízható, csak a
„fiatalabb” leleteknél. Erre a legismertebb példa a sokat vitatott
Turini lepel története. A hagyomány szerint ez a lepel Jézus eredeti
halotti leple lenne. A történészek véleménye szerint ez a nagyon komoly
munka inkább hamisítvány, de valamikor az ereklyetisztelet virágzásának
idején keletkezett a 10–13. században.
A lepel Jézus testének a
lenyomatát tartalmazza a hagyomány szerint. Mivel vitatott volt a lepel
sorsa, megvizsgálták C14-gyel, és a vizsgálat eredményeként
bebizonyosodott, hogy a lepel Jézus korából való. Később azonban a
tudósok rájöttek arra, hogy a szénszerkezet megváltozik egy szerves
anyagban, ha tűzvész éri. Így a lepel történetéhez fordultak. Kiderült,
hogy azt eredetileg a középkorban fémdobozba zárva őrizték Cambéry egyik
templomában. Ott 1532-ben tűzvész ütött ki, ami rövid ideig hőhatásnak
tette ki a leplet. Így erre a történelmi eseményre hivatkozva később
elvetették a korábbi C14 vizsgálat eredményeit, mivel az sorsdöntő
bizonyíték lett volna Jézus feltámadása mellett. Ugyanazok a tudósok
azonban nem vetik el és nem is kérdőjelezik meg az eredményeket olyan
esetben, amikor az előember koponyadarab C14-es vizsgálata alapján azt
állítják, hogy az 2–3 millió éves lenne, mert a mérhető sugárintenzitás
kicsi. Pedig ha egy fiatal leletnél figyelembe vesszük, annál inkább
figyelembe kellene venni egy réginél is ezt az eshetőséget, mert több
esély van arra, hogy annak szénszerkezetét valamilyen kémiai folyamat
megváltoztatta. Tehát ha egy nagyon régi leletről, vagy olyanról van
szó, aminek nem ismert az „előélete”, akkor ennek a képlete így néz ki:
Lelet + feltételezés (kora több mint 5000 év) + feltételezés (minél
gyengébb a sugárzás, annál régebbi a lelet) + prekoncepció a múltról =
eredmény. Mennyi lehet vajon a hibaszázalék? Biztosan megmondani senki
sem tudja, de ha nem lenne hibalehetőség ebben a vizsgálatban, akkor nem
próbálkoznának más tudományos módszerekkel a tudósok. Ilyen új
módszerek nap mint nap tucatjával születnek világunkban.
Összegzésül: a tudományos munkát nem az jelenti csupán, hogy a leletek
korát próbáljuk meghatározni, hanem sokkal több; alkalmazni azt az
összefüggést, amit a tapasztalataink, megszerzett ismeretünk és a hitünk
befolyásol. Ez pedig nagyon komoly munka. Természetesen én is erre
törekedtem. Ha filozófiai összefüggéssel lehetne vázolni, hogyan működik
a már említett hármas összefüggés: ismeret, tapasztalat, hit, akkor a
következő képletet kapnánk:
1. A régészet adatokat szolgáltat a
múltról. Ezekkel nem tehetünk egyebet, mint tudomásul vesszük, elemezzük
és megpróbáljuk az ismereteinkre támaszkodva elemezni.
2. A múlt
megismeréséhez szükségünk van perspektívára. Ami nem más, mint
ideológiai beállítottság. Az adatok értelmezését nagyon erősen
befolyásolja, hogy milyen ideológiai perspektívával tekintünk azokra.
Ezt én minden esetben egy konzervatív bibliai szemlélettel tettem,
szándékosan, hogy a történelem nagy rejtélyeit beleilleszthessem a
bibliai kronológiába és történésekbe. Szerintem ez több szempontból is
nagyon fontos, de egy érv mindenképpen következik ezekből.
3. Az
adatfeldolgozás jelenti a történelmet. Nem mindegy, hogyan gondolkodunk a
múltról. A múlt nem a hátunk mögött van, hanem meghatározza a jelent és
a jövőt. Múltunk egyenlő a jelenünkkel. Ez a Biblia feladata
életünkben. Ha sikerül ezt megismerni és megérteni, akkor jó úton
haladunk afelé, hogy komolyan vegyük az életünket is. Erre ösztönöz a
Biblia: Küldetésünk van egymás felé, egy közönyös világban, ahol
mindenki falakat épít!
Forrás:
4.
Vizsgálati eljárások
II. Radiokarbon kormeghatározás - 14C
- konverteres feltárás
1. Szerves anyag
2. Csont
3. Kagyló, csiga
4. Vízben oldott inorganikus szén
Az eljárás ismertetése:
A radiokarbon kormeghatározás és koncentráció méréséhez nagytisztaságú CO2 gáz szükséges. A minta-gáz előállítása két lépésben történik:
- széndioxid gáz előállítása (konverteres égetés vagy savas feltárás)
A minták kémiai előkezelése
1. Szerves anyag
A növények, növényi maradványok,
tőzeg, fa, faszén főként a talajvízből rájuk kirakódott karbonátokkal és
nagymolekulájú lúgoldékony huminsavakkal vannak szennyezve. Ezen
anyagok előkezelésére az AAA (acid-alcali-acid) módszert alkalmazzuk. A
mintából először kioldjuk a karbonátot majd a huminsavak kioldására
lúgot alkalmazunk. A lúgos kezelés után ismét neutrális pH-ig történő
mosás következik, majd a mintát a lúg maradékainak kioldása érdekében
enyhén savas (pH=3) oldat formájában beszárítjuk.
Faévgyűrűk esetében, ahol szennyezőnek tekintjük a néhány évvel később beépített anyagot, külön kipreparáljuk a cellulózt.
2. Csont
A csont esetében a szervetlen
alkotórész általában alkalmatlan a kormeghatározásra. Reális kor csak a
szerves alkotórészből, a kollagénből nyerhető. A kollagén kinyerésére a
savas kezelést alkalmazó Longin módszert használjuk.
3. Kagyló, csiga
Kagylók és csigák estében a
szervetlen váz kalcium karbonátból áll. Ezért nincs mód a később
rárakódott karbonát szennyeződés eltávolítására. A kagylóhéjak szerves
alkotórésze viszont csak néhány ezreléke a szervetlen alkotórésznek,
ezért a szerves rész datálására csak akkor van mód, ha kb. 1 kg anyag
áll rendelkezésre, ami rendkívül ritka. Kagylóhéjak előkezelésére 1-2
%-os HCl oldatban mechanikus (kézzel történő) tisztítást
alkalmazunk, melynek során eltávolítjuk a héjanyag 20-30 %-át. Ezután a
héjat őrlés nélkül a feltáró rendszerbe helyezzük és a foszforsavval
felszabadított szén-dioxidot időrendi sorrendben két részre osztjuk és a
két frakció aktivitását is külön mérjük. Az eredmény csak akkor
elfogadható, ha a kagylóhéj külső felületéről származó gáz aktivitása
megegyezik a belső részekből származóéval.
4. Vízben oldott inorganikus szén
A vízmintavételezésnél annyi vízmintából kell kiindulni, hogy annak oldott CO2,
karbonát és bikarbonát (TIC, total inorganic carbon) tartalma 2,5 g
szenet tartalmazzon. A mintavételezésnél a helyszínen a levegő
kizárásával átlagosan 50 l vízből csapjuk ki a karbonátot. A kicsapás
előtt NaOH segítségével lúgos pH-t állítunk be (pH>12, 50 ml tömény
NaOH oldatot adunk a vízhez). A kicsapást 200 g BaCl2-ot tartalmazó tömény oldat segítségével végezzük. A képződött BaCO3 csapadékot 24 óra ülepedési időt követően dekantáljuk és a vizes csapadékot használjuk a további feltárás során.
A radiokarbon kormeghatározás elve:
Az anyagcsere folyamatok során a
radiokarbon folyamatosan beépül és távozik az élőlényekből. Az
élőlények szenére jellemző biológiai felezési idő - mely alatt az
élőlényt alkotó szerves vegyületek fele kicserélődik - néhány év, ami
rövid idő a radiokarbon felezési idejéhez képest. Így a szárazföldi
élőlények biológiai szenének fajlagos radioaktivitása folyamatosan
követi az atmoszférikus szén fajlagos radiokarbon aktivitását. Az
anyagcsere folyamat megszűnte után további 14C beépítésére nincs lehetőség, ezért a biológiai szén 14C koncentrációja a felezési időnek megfelelően exponenciálisan csökken.
Ismerve az anyagcsere folyamat alatt az élő anyag széntartalmának fajlagos radioaktivitását (A0)
(kezdeti aktivitás), majd az anyagcsere folyamat megszűnte után
jelenleg megmérve a fajlagos aktivitást (A) (jelenlegi aktivitás), a
bomlási állandó (l) ismeretében kiszámítható az életfolyamatok
megszűnésének ideje, azaz a minta kora (t).
A = A0ˇe-λt
A fenti képlettel azt az időt számítjuk ki, ami ahhoz szükséges, hogy a minta szenének kezdeti fajlagos aktivitása (A0) a mért A értékre csökkenjen. Ez az idő a konvencionális radiokarbon kor.
A 14C radiokarbon
módszer segítségével meghatározzuk a régészeti és geológiai minták
naptári korát, felszín alatti vizek (azaz a felszín alá kerülés óta
eltelt idő) korát valamint alkalmazzuk atomerőművi eredetű légköri
szennyezők kimutatására.
A minták radiokarbon kormeghatározása és koncentráció mérése
alacsony hátterű mérőhelyen, passzív védelemmel, antikoincidencia
védőszámlálóval ellátott kilenc proporcionális számláló segítségével
történik.
A konvencionális radiokarbon kor kalibrálásának elve:
A konvencionális 14C
kor 1950-től számítandó (1350 BP: 1350 évvel 1950 előtt. 1950 után a
légköri nukleáris fegyverkísérletek következtében a légkör 14C
aktivitása közel duplájára nőtt, majd az atomcsend egyezményt követően
fokozatosan csökkent. Több száz vagy több ezer éves minták esetében
kiinduló értéknek nyilván csak a fegyverkísérletek előtti értéket
vehetjük figyelembe.). A korhoz megadott ą xx év a hibahatárt jelöli. A
hiba tartalmazza az aktivitásmérések statisztikus hibáját, ami általában
a legnagyobb hozzájárulást adja, és ehhez hozzáadódik a
minta-előkészítésből, a mérés során fellépő feszültség, nyomás,
hőmérséklet ingadozásából, stb. származó hiba.
Abszolút pontos mérés nem
létezik, csak egy bizonyos valószínűséggel tudjuk megadni az eredményt,
mégpedig az un. hibaterjedési függvény segítségével. A “biztos” (100%)
az, hogy a keresett érték valahol ez alatt a görbe alatt van. Az
1s konfidencia szint a görbe alatti terület 68.3%-át, a 2s a 95.4%-át,
azaz azt jelentik, hogy 68.3%, ill. 95.4% a valószínűsége annak, hogy a
mért érték a megadott hibahatáron belül van. A mérés és az abból
számított konvencionális radiokarbon kor statisztikus hibáját leíró
függvény egy szabályos harang-görbe, így a terület 68.3%-a a görbe
közepén, a csúcsra szimmetrikusan helyezkedik el. A csúcsa mutatja a
legvalószínűbb értéket, és a hibahatárt megadhatjuk ą értékben. A
megadott ą xx év az 1s konfidencia szintet jelöli.
A konvencionális radiokarbon kor kiszámításánál feltételezzük, hogy az atmoszféra CO2 tartalma és annak fajlagos 14C
aktivitása állandó, ez azonban nem igaz. A mérések alapján számított
radiokarbon korokat ezért korrigálni kell oly módon, hogy a vizsgált
minta kezdeti aktivitását az 1950-es érték helyett az atmoszféra
múltbeli 14C aktivitásának megfelelő értékével azonosítjuk.
Az atmoszféra múltbeli radiokarbon koncentrációjának változását számos
szerző mérte, gyakorlatilag ismert korú vagy dendrokronológiailag
dátumozott faévgyűrűk segítségével. A jelenleg általánosan elfogadott
méréssorozatok eredményeit táblázatokban foglalták össze. A táblázatok
tartalmazzák az ismert kort (naptári kor) és a mért radiokarbon kort.
Ha ezeket egy olyan
koordinátarendszerben ábrázoljuk, amelynek az y tengelyén a mért
radiokarbon korok, x tengelyén a hozzájuk tartozó naptári korokat
tüntetjük fel, megkapjuk az un. kalibrációs görbét. A naptári korként
(kalibrált kor, cal BC vagy cal AD, illetve lehet cal BP is) megadott
radiokarbon kor azt jelenti, hogy a mért konvencionális radiokarbon kort
és az ahhoz tartozó valószínűségi függvény minden pontját
összehasonlítjuk a kalibrációs görbével és megnézzük, hogy ténylegesen
milyen naptári kor tartozik ezekhez a pontokhoz. Így egy másik
valószínűségi eloszlást kapunk, ami már nem szimmetrikus, tehát csak a
határértékeket tudjuk megadni, vagyis azt, hogy 68,3%, vagy 95,4%
valószínűséggel milyen időintervallumba esik a minta naptári kora. Az
ábrán az eloszlási görbéket nem rajzoltuk fel, csak a kalibráció elvét
mutatjuk be.
Laboratóriumunkban a kalibrálást régebben a CALIB
3.0, Seattle-ben kifejlesztett kalibrációs programmal végeztük.
(részletes leírását lásd Stuiver, M. and Reimer, P. J. 1993 Extended 14C data base and revised CALIB 3.0 14C age calibration program. In Stuiver, M., Long, A. and Kra, R. S., eds., Calibration 1993. Radiocarbon 35/1:
215-231.) A program továbbfejlesztett változata, a CALIB 4.0 1999.
januárjában került forgalomba. A 3.0 változathoz képest elvi különbséget
nem tartalmaz, de a faévgyűrűkre alapozott kalibrációs görbét, amely
11850 cal BP-ig használható, kiterjeszti 24000 cal BP-ig korallokon mért
urán/tórium és radiokarbon korok összehasonlításával. (Stuiver, M.,
Reimer, P.J., Bard, E., Beck, J.W., Burr, G.S., Hughen, K.A., Kromer,
B., McCormac, F.G., v. d. Plicht, J., and Spurk, M., 1998a. INTCAL98
Radiocarbon age calibration 24,000 - 0 cal BP. Radiocarbon
40:1041-1083.; Stuiver, M., Reimer, P.J., and Braziunas, T. F. 1998b.
High-precision radiocarbon age calibration for terrestrial and marine
samples. Radiocarbon 40:1127-1151.) Megjelenése óta a CALIB 4.0
kalibrációs programot használjuk, de ellenőriztük, hogy a régebbi és új
verzióval kalibrált korok között nincs eltérés. A kalibrált korok
közlésénél hivatkozni továbbra is az 1993. Radiocarbon cikkre kell.
Forrás:
5.
Radiokarbon kormeghatározás
A XX. század legnagyobb felfedezései közé sorolható a Willard F. Libby
vezetésével kidolgozott szénizotópos kormeghatározás, mely jelentősen
átalakította az utóbbi 50-60 ezer évről kialakult tudományos képet. A
módszer minden olyan anyag esetében alkalmazható, amely a légköri
szénnel valaha is szoros kapcsolatban volt, majd később ez a kapcsolat
megszakadt. Mivel földtudományi és régészeti szempontból is a
leggyakrabban vizsgált időszakot fedi le alkalmazhatóságának
időintervalluma, így igen széles körben alkalmazott módszer.
Segítségével az emberi kultúrtörténet kulcskérdései, valamint a
negyedidőszak végének környezeti változásai vizsgálhatók.
Rövidítések
1σ: A mérés során keresett érték (pl. kor) 68,2 %-os valószínűséggel ebben az intervallumban található.
2σ: A mérés során keresett érték (pl. kor) 95,4 %-os valószínűséggel ebben az intervallumban található.
λ: bomlási állandó, radiokarbon esetében 5730±40 évet tesz ki a legújabb mérések szerint.
A0: Az anyagcsere megszűnésekor a mintára jellemző kezdeti aktivitás értéke.
At: A mintára jellemző aktivitás értéke a mérés idején.
AMS: Részecskegyorsítóval ellátott tömegspektrométer, mellyel az izotóparány közvetlenül mérhető (Accelerator Mass Spectrometry).
BP: Konvencionális radiokarbon kor, a mért 14C aktivitás a bomlástörvény alapján évekre átszámítva. 0 BP = 1950. Felezési idő: 5568±30 év (Libby 1960).
cal BC/AD: kalibrált radiokarbon kor, a 14C
aktivitás a bomlástörvény alapján a legújabban elfogadott (5730±40 év)
felezési idővel átszámítva évekre úgy, hogy a halál idejére rekonstruált
légköri 14C aktivitást tekintjük kezdeti aktivitásnak.
GPC: Gáztöltésű
proporcionális számlálóval történő méréstechnika. A béta-számlás
klasszikus típusa, gázhalmazállapotú mintából történik (Gas Proportional
Counting).
LSC:
Folyadékszcintillációs technika, mellyel a mintából szintetizált
folyadékban az éppen aktuális bomlások száma mérhető (Liquid
Scintillation).
POPOP: a
folyadékszcintillációs technikában a mintához adott szcintillátor egyik
típusa. A szcintillátor olyan anyag, amely az ionizálós sugárzás
hatására fényimpulzust bocsát ki.
PMT:
Fotoelektron-sokszorozó cső, melynek végablaka fényérzékeny bevonattal
rendelkezik. A fényt elektromos impulzusokká alakítja át
(Photomultiplier Tube).
PPO: a folyadékszcintillációs technikában a mintához adott szcintillátor egy másik típusa.
Fizikai, biológiai alapok
A szén a földi élet szempontjából az egyik legjelentősebb kémiai elem, 14-es tömegszámú radioaktív izotópja (14C) természetes úton van jelen a Föld légkörében és élő szervezeteiben. Rajta kívül még két természetes szén izotóp létezik (12C és 13C), amelyek azonban stabilak. A fenti izotópok a következő arányban építik fel a Föld szénkészletét: 12C – 98,89 %; 13C – 1,11 %; 14C – 0,0000000001 %, azaz 1 darab 14C izotópra közel 1 billió 12C atom jut. Az instabil 14C
a felső légkörben képződik a Földet érő kozmikus sugárzás hatására
(Libby 1960). A sugárzás által termelt ún. termális neutronok és a
légkör leggyakoribb izotópjának, a 14N-nek a találkozása
során a 7 protonnal és 7 neutronnal rendelkező N atommag befogja az
érkező neutront, illetve ezzel párhuzamosan lead egy protont (1). A
reakció eredményeként a tömegszám nem változik, a rendszám viszont
eggyel csökken, azaz szénatom jön létre (1. ábra).
1n + 14N → 14C + 1p
Mivel a 14C a többi szén izotóphoz viszonyított nagyobb
tömegének és energiájának köszönhetően instabil, ezért keletkezését
követően egyből radioaktív bomlásnak indul (1. ábra).
A negatív béta bomlás során a mag egyik neutronjából egy elektron és
egy antineutrino leadásával proton keletkezik, így újból stabil 14N izotópot kapunk (2):
14C → 14N + e– + νe
Mivel termelődésének üteme közel egyenletes, ezért a folyamatos radioaktív bomlás hatására állandósul a légkörben jelenlévő 14C mennyisége, illetve a stabil 12C és 13C-hoz viszonyított aránya. A képződő 14C szinte azonnal oxidálódik, 14CO2
jön létre, ami a földi légkörzés hatására igen hamar elkeveredik és így
belép a globális szénkörforgalomba. A növények ugyanis fotoszintézis
útján megkötik a CO2-ot, melynek széntartalma a táplálékláncon keresztül az összes élőlénybe beépül (1. ábra). A 14CO2 mintegy 95 %-a mindamellett oldott karbonát formájában az óceánokban kötődik meg, így a 14C korallok, kagylók és tengeri csigák meszes vázában is megtalálható (Walker 2005, Molnár 2006).
A folyamatos anyagcsere hatására az élőlényekben a 14C/12C arány, illetve 1 g biológiai szén 14C
aktivitása (fajlagos aktivitás) a légkörivel azonos szinten van. Ez
mindaddig igaz, míg az élőlény el nem pusztul, ekkor ugyanis megszűnik a
légköri szénnel való közvetlen vagy közvetett kapcsolata és megindul a 14C
lebomlása a holt szervezetben, azaz a radiokarbon óra elkezd ketyegni.
Tehát minél alacsonyabb aktivitás mérhető jelenleg a mintában, az annál
idősebb. A bomlás exponenciális ütemben történik (1. ábra) és hozzávetőleg 50 000-60 000 évig tart, hiszen a 14C
felezési ideje Libby mérései alapján 5568±30 év, az újabb mérések
alapján pedig 5730±40 év. Így 10 felezési időt követően az aktivitás
olyan minimálisra csökken, hogy gyakorlatilag mérhetetlen (Svingor 2011).
Méréstechnika
A vizsgált minta 14C aktivitásának meghatározására két
módszer alkalmazható. Egyrészt mérhető a béta bomlások éppen aktuális
száma, amelyből a minta tömegének ismeretében következtetni lehet a
referencia szinthez viszonyított aktivitás csökkenésre. Ez az ún. béta
számlálás. Másrészt AMS segítségével meghatározható a 14C/12C arány is, mely a 14C atomok bomlásával párhuzamosan szintén exponenciálisan csökken.
A béta számlálás történhet szilárd, gáz és folyadék fázisú szén
molekulákból. Az első komolyabb méréseket égetéssel, illetve savas
gázfejlesztéssel előállított CO2-ból, később etilénből (C2H4) és acetilénből (C2H2) végezték. A méréshez olyan GPC-t használnak, melyben a 14C
tartalmú gáz és általában valamilyen nemesgáz keveréke található. A
keletkező béta részecskék elhaladva a nemesgáz atomok mellett
elektronokat szakítanak le, így ionizálják azokat, melyek elektromos
jeleket generálnak a számláló katódján. A jel nagysága arányos a
bomlások számával, azaz az aktivitással (Svingor 2009).
Idővel a gázból történő mérést csaknem teljesen felváltotta a
folyadékszcintillációs (LSC) technika. Itt a mérésre szánt minták szén
tartalmából folyékony halmazállapotú benzolt (C6H6), vagy toluolt (C6H6CH3)
szintetizálnak. Ezek előnye, hogy jóval kisebb térfogatban tartalmazzák
ugyanazt a szénmennyiséget, kiváló fényáteresztő képességük pedig
ideális a mérések szempontjából.
A folyadékszcintilláció során nem a radioaktív részecskék ionizáló
hatását, hanem energia átadását használják ki. A benzolt ún.
szcintillációs koktéllal (POPOP, PPO) elegyítik, melyben könnyen
gerjeszthető molekulák találhatóak. Ezek a béta részecskék általi
gerjesztést követően fluoreszcens fényt bocsátanak ki, melynek
intenzitását foto-elektronsokszorozóval (PMT) ellátott detektorok mérik.
Ez esetben a mért fényintenzitás mutat összefüggést a minta 14C aktivitásával. A folyadékszcintillációs technika a legelterjedtebb a világon.
Az Szegedi Tudományegyetem radiokarbon laboratóriumában benzolból történnek a mérések (2. ábra).
A minták feltárásához szükséges szintetizáló-sor két fő egységből áll.
Az első, zárt egységben zajlik a minták oxigénmentes környezetben
történő égetése, míg a második, szintén zárt egységben végezhető el a
benzol szintézise jóval alacsonyabb hőmérsékleten.
A feltárás, megkezdése előtt a mintákon lévő szennyeződések
eltávolítását kell elvégezni mechanikai tisztítás és savas előkezelés
segítségével. Ezt követően a szerves anyag a hermetikusan zárt acél
reaktorokban kerül kihevítésre. A 750 °C-on képződő CO2 és a reaktor aljában elhelyezett lítium reakciójából lítium-karbid képződik (Li2C2), melyből desztillált víz hozzáadásával acetilén (C2H2)
hidrolizálható. Az acetilén a feltárás utolsó lépésében vanádium
katalizátor segítségével (trimerizáció) benzollá alakul át. A benzolból
ezután kénsavas kezelés és szublimáció segítségével távolíthatók el a
feltárás során visszamaradt esetleges szennyeződések (pl.: víz). Az így
szintetizált benzol a minta eredeti szén tartalmának mintegy 92 %-át
tartalmazza (Pawlyta et al. 1998), azaz a veszteség minimális.
A tisztított és szcintillációs koktéllal elegyített benzol ezt
követően teflon küvettákban kerül a mérőberendezés detektorterébe, ahol a
20-25 cm vastag ólomárnyékolásnak köszönhetően a háttér-sugárzás értéke
igen alacsony, így igen kis aktivitással rendelkező (igen idős) minták
mérésére is lehetőség nyílik.
A béta számláláson alapuló módszerek viszonylag nagy mennyiségű
mintát igényelnek, ezzel szemben az AMS technika alkalmazása esetén akár
néhány mg szerves szén is elegendő a mérésekhez, illetve a mérési idő
néhány percre redukálható (Walker 2005, Molnár 2006). Az AMS mérés során a vizsgálatot a mintából előállított grafiton végzik. A kormeghatározáshoz használt 14C és 12C atomok arányának mérése, illetve a 14C-hez
hasonló tömegű izotópok zavaró hatásának kiszűrése, csak speciális, ún.
tandem gyorsítóval kombinált tömegspektrométerrel lehetséges (3. ábra).
A felgyorsított izotópok először negatív, majd pozitív ionok formájában
száguldanak a detektorok felé. A mágneses mező által okozott eltérülés
mértéke a hatalmas mozgási energiával rendelkező izotópok tömegétől
függ, így az izotópok szétválaszthatók, arányuk pedig mérhető. A
technika lehetővé teszi nemcsak a 14C/12C, de a 13C/12C arány mérését is, melynek fontosságát a későbbiekben fogjuk tárgyalni (Molnár et al. 2012).
A konvencionális radiokarbon korok hibája béta számlálás esetén a
mérési idő növelésével csökkenthető. Fiatalabb minták esetében néhány
napos, idősebb minták esetében néhány hetes méréssel 1% alá vihető a
relatív hiba. Az AMS technikával korábban 2-3%-os, manapság 1% körüli
hibát lehet elérni. Ez azt jelenti, hogy egy 5000 éves minta esetében
mindössze 50 év hibával kell számolni 1σ esetén.
Mintagyűjtés, előkészítés
A radiokarbon módszer segítségével gyakorlatilag minden biológiai
eredetű, szenet tartalmazó anyag kora meghatározható. A leggyakrabban
alkalmazott anyagokat három csoportba lehet sorolni: növényi eredetű
anyagok: fa, faszénmaradványok, magvak, levél, tőzeg, papír, vászon
stb.; állati és emberi eredetű anyagok: csontok, szarv, haj, csiga- és
kagylóhéjak, korallok stb.; üledékek: talajok, humusz, szerves üledékek,
karbonátos üledékek és cseppkövek. Ezeken túl vízben oldott szerves
anyagok segítségével vizek kora, AMS technikával bizonyos körülmények
között akár festmények, borok, kerámiák készítési ideje is
megállapítható.
A különböző méréstechnikák, mint arra már utaltunk eltérő mennyiségű
mintát igényelnek. A terepen gyűjtendő minta nagyságát emellett a
vizsgálandó anyag széntartalma határozza meg. Általánosságban
elmondható, hogy az AMS technika anyagigénye 100-szor, 1000-szer kisebb,
mint a béta számlálásos technikáké (1. táblázat).
Ezért AMS alkalmazása esetén a szennyeződés elkerülése és a
reprezentativitás kulcs fontosságú már a mintagyűjtés során is. A mérési
eredményeket a minta fiatalabb, illetve idősebb szénnel történő
szennyeződése ugyanis jelentősen torzíthatja (Aitken 1982, Walker 2005).
| Anyag | Radiometrikus módszer (ideális tömeg) | Radiometrikus módszer (minimális tömeg) | AMS módszer |
| fa | 10-20 g | 2 g | 10-125 mg |
| faszén | 8-12 g | 1 g | 2-10 mg |
| karbonát, cseppkő | 35 g | 5 g | 10-50 mg |
| tőzeg | 10-100 g | 5-10 g | 2-10 mg |
| csont | 100-200 g | 50 g | 0,5-2 g |
| üledék, talaj | 30-100 g | 10-20 g | 0,2-1 g |
1. táblázat: A különböző technikák mintaigénye (forrás: http://www.radiocarbondating.com, Molnár et al. 2012).
A mérésre kiválasztott minták szennyeződhetnek fiatalabb (pl. idősebb
rétegekbe nyúló gyökerek, lefelé szivárgó humuszsavak) és idősebb
anyagokkal (tavi üledékekbe bemosódott szerves anyagok). Alapvető
fontosságú, hogy kerüljük a mesterséges módon történő szennyezést is: a
minta a gyűjtés során ne érintkezzen pl. papírral, tintával, ne
szennyeződjön porral, hajszállal, hamuval, stb. A legcélszerűbb a mintát
fém vagy műanyag dobozba, illetve műanyag zacskóba helyezni.
A fentiekből kifolyólag a radiokarbon minták előkészítése során
fontos az esetleges szennyeződések, utólagos kiválások és fiatalabb
szerves anyagok körültekintő eltávolítása. Ez részben fizikai úton
(gyökérmaradványok eltávolítása, szitálás) részben kémiai úton sav
(Sósav – HCl, a karbonát kicsapódások, fulvosav eltávolításához) és lúg
(Nátrium-hidroxid – NaOH, a huminsavak eltávolításához) segítségével
történik. A feltárás minta típusonként eltérő lehet. A cellulóz kivonása
a cél például a papír, fa, faszén esetében, melynek érdekében a
klasszikus sav-bázis-sav (ABA: acid-base-acid) feltáráson túl a mintát
nátrium-klorit (NaClO2) kezelésnek vetik alá. Csontoknál a
mérések alapját képező kollagén szeparálása szintén az ABA feltárással
történik. A talajok és üledékek kormeghatározása sok esetben a savas
kezelést követően megmaradt és leszitált szerves anyagból történik. Hogy
melyik eljárás adja vissza a talaj valós korát, az függ az adott
mintaterületre jellemző geokémiai folyamatoktól, ezért javasolt
mindhárom szerves komponensen tájékozódó méréseket végezni, illetve az
eredményeket más kormeghatározási módszerek eredményeivel összevetni
(pl.: Optikailag Stimulált Lumineszcencia – OSL).
Konvencionális radiokarbon kor
A radiokarbon bomlása során 14N keletkezik, mely igen
gyakori izotóp, ráadásul könnyen távozhat a vizsgált anyagi rendszerből,
így hagyományos leányelem/szülőelem módszerrel nem lehet megállapítani a
14C eredeti mennyiségét. Erre szerencsére nincs is szükség,
ugyanis a kiindulási koncentráció a módszer határain belül a fent már
ismertetett okokból kifolyólag elvileg állandó (problémákat ezzel
kapcsolatban lásd később). A mérés így némi egyszerűsítéssel a 14C jelenlegi aktivitásának, vagy a minta éppen aktuális 14C/12C arányának meghatározására korlátozódik (Aitken 1982).
Az elvileg állandó légköri 14C/12C arány mellett jellemző, kiinduló 14C aktivitást (A0)
Libby egy 1890-ben kivágott fa alapján adta meg, a kivágás óta
bekövetkezett aktivitáscsökkenést a mérések időpontjára, 1950-re
korrigálta. Ezt a dátumot tekintjük a radiokarbon időszámítás
kezdetének. A kezdeti, vagy referencia aktivitás megadása ma az ún. NBS
oxálsav sztenderd 1950. évi 14C aktivitásának 95% alapján történik, minden laboratórium ehhez viszonyítja az ismeretlen mintára mért értékeket (Svingor 2012).
Az ismeretlen minta 14C aktivitásának (At) meghatározását követően a referencia, vagy kezdeti 14C aktivitás (A0),
valamint a felezési idő/bomlási állandó (λ) ismeretében az élő
szervezet pusztulása óta eltelt idő (t) az alábbi egyenlet alapján
számítható (3):
At = A0 * e – λ * t
Mivel az így számított eredményt néhány egyszerűsítő megállapodás,
azaz konvenció alapvetően meghatározza, ezért konvencionális radiokarbon
kornak nevezzük (Svingor 2012).
Ez az adat kiválóan alkalmas a különböző laborok összehasonlítására,
mivel a kapott érték csak a mért aktivitástól, illetve a mérések
precizitásától függ.
A kormeghatározás eredményét jelentősen befolyásoló tényezők
A konvencionális radiokarbon kor megadása során alkalmazott
egyszerűsítő megkötések feloldásával kaphatjuk meg a minta képződési
idejének valós dátumát. Azonban a valós kort számos tényező
befolyásolja, melyeket sok esetben nehéz számszerűsíteni, illetve
modellezni.
Ezek közül az egyik legfontosabb az ún. izotóp frakcionáció, azaz egy
elem izotópjainak szelektív részvétele a környezet fizikai, kémiai és
biológiai folyamataiban. A jelenség különösen érinti a könnyű elemeket
(a szén is ilyen), mivel esetükben az izotópok relatív tömegeltérése
viszonylag nagy. Így például fotoszintézis során a könnyebb 12C felvétele előnyt élvez, minek következtében a növényekben megfigyelhető 14C/12C arány alacsonyabb lesz a légköri értéknél, azaz ha nem vesszük figyelembe a frakcionációt, idősebb kort mérünk a valósnál (Walker 2005).
A szén egyes izotópjainak aránya az AMS technikával közvetlenül
mérhető, az aktivitás mérésen alapuló módszerek esetében további
kiegészítő mérésekre van szükség (Svingor 2012).
A másik alapvető probléma, hogy a 14C légköri aktivitása
az eredeti alapfeltevéssel ellentétben nem volt állandó a Föld elmúlt
néhány 10 000 éves történetében, illetve nemcsak időben, de térben is
lehetnek eltérések az adatokban. Ki kell emelni a 14C
termelődésében kulcs fontosságú kozmikus sugárzás szerepét, melynek
intenzitását jelentősen befolyásolja a napfolt-tevékenység. Emellett az
atmoszféra és az óceánok (ún. szén rezervoárok) közötti szénforgalom is
változott a múltban. Mindezeknek köszönhetően a pleisztocén végén és a
holocén elején is több alkalommal jelentősen csökkent a 14C
relatív koncentrációja, ami növeli az akkor keletkezett szerves anyag
„látszólagos” korát. További természetes eltéréseket okozhat egy-egy
időszakra vonatkozóan az intenzívebb vulkáni tevékenység, mely nagy
mennyiségű idős, 14C-mentes CO2-ot juttathat a légkörbe, csökkentve így a 14C/12C
arányt. Hasonló hatást gyakorol a légköri értékekre az ember ipari
tevékenysége, illetve a fosszilis energiahordozók égetése is.
Mindeközben a múlt század 50-es 60-as éveiben zajló nukleáris kísérletek
mintegy megduplázták a légköri 14C mennyiségét (Svingor 2012).
A térbeli eloszlás inhomogenitására jó példa az ún. tengeri rezervoár effektus (4. ábra),
amely abból adódik, hogy az atmoszférából származó szén egy jelentős
része oldott karbonátok formájában kerül a vízbe, illetve az óceánok,
tengerek átkeveredése igen lassú folyamat. Ennek köszönhetően a 14C/12C
arány a tengerekben és a bennük élő élőlényekben a vízmélységgel
csökken, azaz az innen származó minták a valósnál idősebbnek
mutatkoznak. Másként megközelítve a tengerek vize látszólagos korral
rendelkezik, mely a felszínhez közeli rétegekben 30 évtől akár 600 évig
terjedhet. Jellemzően ott idősebb ahol jelentős feláramlások figyelhetők
meg, ezek ugyanis akár több ezer éves látszólagos kort mutató, 14C-ben
szegény vizet szállítanak a mélyebb rétegekből a felszín felé (4.
ábra). Mindez nemcsak a tengeri rezervoárokra, de az atmoszférában
megfigyelhető 14C/12C arány térbeli eloszlására is hatással van.
Kalibrált radiokarbon kor
Mint láttuk a kezdeti aktivitás időben és térben is eltérő lehet a változó 14C
termelődés és a rezervoár effektus hatására. A problémát már a módszer
kifejlesztésének hajnalán felismerték, azonban csak évtizedek kitartó
munkája hozott, ha nem is teljes körű, de a minták többségénél
alkalmazható megoldást. A mérései eredmények korrekciójához független
kormeghatározási módszerekkel datált minták korát vetették össze a mért
konvencionális radiokarbon korokkal s így meghatározták az adott
időszakra jellemző tényleges kezdeti aktivitást. Az így létrehozott
hatalmas adatbázisból készítették el az ún. radiokarbon kalibrációs
görbét, amit a mai napig is finomítanak (Reimer et al. 2013). A kalibrált és konvencionális radiokarbon korok között egyes időszakokban akár több ezer év eltérés is lehet.
A kalibrált kor mindig nagyobb hibával rendelkezik, mert magában
foglalja nemcsak a mérés, de a kalibrációs görbe bizonytalanságait is.
Az 5. ábrán egy
konvencionális radiokarbon adatot és annak hibahatárait (2400±60 (1σ) BP
és 2400±60 (2σ) BP) vetítjük rá a kalibrációs görbére, így
leolvashatóvá válik a kalibrált kor, illetve annak hibája különböző
konfidencia szintek mellett. Jól látható, hogy 1σ hiba esetén a felső
hibahatár két helyen is belemetsz a kalibrációs görbébe, ami két
egymástól elég távol eső kalibrált kort eredményez. Ilyen esetekben
mindkét adatot közölni kell, jelölve a valószínűségüket is, azaz a minta
kora: 740 (3,4%) 710 cal BC és 540 (64,8%) 400 cal BC. A mellékelt
ábrán 2σ konfidencia esetén egy kalibrált kort kapunk: 770–380 cal BC
értékkel.
A legáltalánosabban alkalmazott kalibrációs görbe (IntCal13)
adatsorai különböző helyekről származnak, azonban általában jelentős
időbeli átfedés van közöttük. A legpontosabb eredményeket persze akkor
kapnánk, ha lokálisan érvényes kalibrációs görbéket lehetne
szerkeszteni, de ez gyakorlatilag lehetetlen. A szárazföldi adatok
alapját dendrokronológiai módszerekkel pontosan datálható faévgyűrűk
radiokarbon korai adják. A legfrissebb, 2013-as adatbázisban a faévgyűrű
adatok 13 900 cal BP-ig visszamenően pontosítják a görbe lefutását
(Reimer et al. 2013).
Ennél korábbi időszakok kalibrációjához jelenleg nem állnak
rendelkezésre megfelelő állapotú famaradványok, ezért nagyobb
távlatokban U/Th módszerrel datált cseppköveket (pl.: Bahama szigetek,
kelet-kínai Hulu-barlang), illetve a japán Suigetsu tó szezonális
rétegzettségű tavi üledékéből (varv) származó makrofosszíliákat
alkalmaznak. Előbbi adatok 27 000 cal BP-ig, utóbbiak pedig mintegy
50 000 cal BP-ig hosszabítják meg a kalibrációt (Reimer et al. 2013).
Alkalmazások
A radiokarbonos kormeghatározás felhasználási lehetőségei igen
sokrétűek. Az alkalmazások többsége környezeti, illetve régészeti
mintákhoz köthető. A környezeti minták közül kiemelkednek a növényi
makrofosszíliák, illetve a faszénmaradványok, melyek gyakran
előfordulnak különféle tavi, ártéri, esetleg barlangi üledékekben,
tőzeglápokban, talajokban és régészeti jelenségekhez köthetően is.
Használhatóságukat növeli, hogy laboratóriumi előkészítésük egyszerűbb, a
különféle szennyeződésektől könnyen elkülöníthetők, viszonylag szűk
időintervallumot reprezentálnak, illetve korukat alig módosítják
különféle rezervoár hatások, mivel a növények közvetlenül a légköri
szenet építik be szervezetükbe.
Növényi maradványok vizsgálatával jól lehet datálni az üledékgyűjtőn
bekövetkező környezeti változásokat, mely alapján paleoklimatikus és
antropogén hatások is rekonstruálhatóak (pl.: Howard et al. 2009).
Faszén segítségével természetes és emberi eredetű erdőtüzek ideje,
illetve gyakorisága vizsgálható, amivel egyrészt a klíma múltbeli
változása (elsősorban szárazodás), valamint az emberi tevékenység
intenzitása (területhasználat változás) vizsgálható.
A folyóvízi tevékenység múltbéli változásait is leginkább az
üledékekben felhalmozódott növényi maradványok kormeghatározásával lehet
rekonstruálni. Több mint ezer koradat összesítése alapján például
Macklin et al. (2006)
mintegy 15 olyan időszakot különítettek el, amikor jelentősen
megnövekedett az európai folyók vízhozama a klímában és a
tájhasználatban bekövetkezett változások következtében. Schirmer et al. (2005) és Hoffmann et al. (2010)
ugyancsak az emberi hatások szerepét mutatták ki a folyóvízi
rendszereken, megállapításaik szerint már a 7-8 ezer évvel ezelőtt
kialakult teraszok formálódása is összekapcsolható a korai
erdőirtásokkal. Szintén a radiokarbon módszer segítségével sikerült
tisztázni a késő-pleisztocén és holocén teraszképződések fázisait a
közép-európai folyók mentén, amely rávilágított arra, hogy a
klímaváltozások hatása akár folyónként is jelentősen különbözhetett (Kasse et al. 2010, Starkel et al. 2013).
Tőzeglápok és tavi üledékek rétegeire vonatkozóan elvégzett
párhuzamos palinológiai és radiokarbonos vizsgálatok jelentős mértékben
hozzájárultak a késő pleisztocén és holocén időszak területenként eltérő
tagolásához (pl.: Wohlfarth 1996, Nakagawa et al. 2012). Magyarországon az egyik legkomplexebb elemzés a Bátorligeti reliktum lápot érintette (Sümegi és Gulyás 2004), ahol a környezeti változásokat és az emberi tevékenység hatásait mintegy 18 000 évre visszamenően sikerült feltárni (Svingor et al. 2004).
A környezetrekonstrukcióhoz használt minták másik nagy csoportját a
különböző tengeri és édesvízi élőlények (forminiferák, korallok,
puhatestű fajok) vázrészei képezik. Ezeknél a rezervoár hatás fokozottan
jelentkezik, így az előkészítés, mérés és kiértékelés során
körültekintőbben kell eljárni (pl.: Jull et al. 2013).
Összevetve a kormeghatározás eredményeit pl. O izotóp vizsgálatokkal
szintén nagyon fontos következtetéseket lehet levonni a múltbeli
klímaváltozásokkal kapcsolatban (pl.: Migowski et al. 2006).
Gyakori környezeti alkalmazás még a talajok, illetve vizek radikarbonos
kormeghatározása, ami feltételezi a minta geokémiai hátterének pontos
ismeretét, hiszen ezek esetében gyakori az idős, vagy fiatal szén általi
természetes szennyeződés (pl.: Alexandrovskiy és Chichagova 1998, Chiti et al. 2009).
A régészeti feltárások során radiokarbonos kormeghatározásra gyűjtött
minták jelentős hányadát különféle emberi és állati eredetű csontok
adják, melyekkel közvetlenül megadható egy-egy lelőhely kora, illetve az
emberi jelenlét ideje. Az őstörténet szempontjából igen fontos
időszakok vizsgálhatóak a módszer időhatárain belül, így pl. É és
D-Amerika 10-12 ezer évvel ezelőtti vagy korábbi, illetve Európa
hozzávetőleg 40 ezer évvel ezelőtti benépesülése. Egyik tekintetében
sincs azonban nyugvópont, mivel az előbbi esetében egymásnak ellentmondó
adatok, utóbbinál pedig a módszer határait feszegető időtávlat okoz
bizonytalanságokat (Conrad és Bolus 2003).
Az AMS technika elterjedésével korábban kevésbé alkalmazott, kis
mennyiségben előforduló anyagokból, így pl. hajszálakból, szerencsés
esetben kerámiák soványító anyagából, de akár habarcsból is lehet
radiokarbon korokat mérni.
Forrás:
6.
KÉP FORRÁSA:
&
A szénizotópos kormeghatározás olyan radiometrikus kormeghatározási módszer, amely a természetben előforduló 14C izotópot használja a széntartalmú anyagok korának meghatározására kb. 60 000[1] (más közlés szerint 50 000[2])
évre visszamenően. A radioaktív szén sugárzása a 37 000 évet meghaladó
korú minta esetében már nehezen különíthető el a természetes
háttérsugárzástól.
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése