مفالاتنا

استخدام النظائر المشعة في تحديد عمر الأحافير و الآثار

التأريخ بالنظائر المشعة
 

كثيرا ما نسمع على شاشات التلفاز و الأنترنت، عن عمر آثار و كائنات عاشت قديما. و عايشت عصورا غابرة، كالصخور، الحفريات، عظام آدمية، طبقات جيولوجية و مستحاثات.... و ترى علماء الانتروبولوجيا و الآثار يحددون فترة حياتها و تاريخ تلك الحقب، فنحتار عن كيفية قياس ذلك و ما الطريقة المتبعة.

لذا اليوم لا الداعي لشرح علم الآثار و أصنافه، فسنتطرق لها بشكلها العام و المتعارف عليه. لكن يجب علينا أولا الولوج لعالم الكيمياء و التعريف بأهم عنصر للتأريخ بين النظائر المشعة "الكربون 14". و نشرح الذرة المسؤولة عن قياس الحياة و فضلها في تحديد عمر هذه الحفريات و الآثار، و دورها الأساسي في هذه العملية.

النظائر المشعة

هي تركيبة نووية مختلفة لنفس العنصر. تتشابه في عدد البروتونات داخل النواة، ولكن بأعداد مختلفة من النيوترونات. بتفسير آخر هي مزيج غير مستقر من النيوترونات والبروتونات، أو طاقة زائدة في نواتها. 


نظائر الكربون

ماهو الكربون 14

في عام 1946، طور الفيزيائي الأمريكي ويلارد إف ليبي طريقة تعتمد على ذرات الكربون 14، حيث يعتبر عنصر كيميائي مشع نادر لنظيرين مستقرين آخرين C12 المتواجد في الطبيعة بنسبة 99% و C13 المتواجد بـ 1%. يتولد عن اصطدام نيوترون بذرة نيتروجين N14 فينتج هيدروجين و كربون، و يتحلل بمرور الزمن ليتحول الى نيتروجين 14 في نهاية حياته.

لماذا الكربون 14 بالذات ؟ 

يعتمد العلماء عليه نظرا لمدة نصف عمره 5730 عام التي يعيشها، فمثلا لو كنت تمتلك عينة منه الآن سيتحلل نصفها بعد مرور هذه المدة، و من الأسباب أيضا توفره بنسب متساوية عند جميع الكائنات.

 يتواجد الكربون 14 على شكل ثاني أكسيد الكربون في طبقات الغلاف الجوي، فتمتصه النباتات الخضراء ( تركيب الضوئي ) من الهواء، و يحول الى الحيوانات ثم الإنسان عبر السلسلة الغذائية.

كيف يتم تحديد عمر الآثار و الأحافير القديمة

يكمن سر العملية بعد الوفاة، حين ينتهي تمويل الكائن بالـ ِC14 ليبدأ بالتناقص بمستوى ثابت دون تعويض مع ثبات نسب C12 طبيعية. هذا الفرق في نسب بين النظيرن مع المقارنة بعينة من نفس الكتلة و نشاط الإشعاعي حاليا ليتم استغلاله لحساب عمر العينات عبر سلسلة حسابية و هذا مثال كالتالي: 

شظية عظم حيوان قديم وجدت في مكان أثري نشاطها الإشعاعي 197 تحويل في الدقيقة، في حين عينة أخرى مشابهة لها الآن بنفس الكتلة تعطي 1350 تحول في الدقيقة.

التأريخ الكربوني

ماذا إن فاقت الحفرية أو الآثار زمن نصف حياة الفحم ؟

لا تنجح طريقة التأريخ الكربوني، لحساب عمر الآثار القديمة كالصخور و الطبقات الجيولوجية ذات نصف العمر الأكبر، فهناك نظائر مشعة أخرى  يلجأ إليها العلماء. تكون هذه العناصر بنصف عمر أطول، كاليورانيوم بـ t1/2= 4.468 * 10^9 سنة و الربيديوم بنصف عمر t1/2= 9.48*10^9 سنة، مما سمح أيضا بتقدير عمر الأرض بــ 4,55 مليار سنة.


المصدر

1     2    3    4


تعليقات
ليست هناك تعليقات
إرسال تعليق