ـ[ملتقي أهل الأثر]ــــــــ[06 - 10 - 09, 12:11 ص]ـ
يستخدم البيلوجيين العناصر المشعة في تحديد عمر الحفريات, وأهم هذه العناصر وأكثرها استخداما هو كربون-14, وإليكم شرح طريقة استخدامه ويليها كلام لأحد الأخوة عن مدى صحة هذه الطريقة في الحساب؟
ما هو كربون-14؟
تصطدم الأشعة الكونية cosmic rays بالغلاف الجوي باستمرار، ويقدر أن ملايين الاشعة الكونية تصطدم بجسمالانسان كل ساعة. تصطدم الأشعة الكونية بذرات الغلاف الجوي مما ينتج عنهاشعة كونية ثانوية في شكل نيوترون تحمل طاقة حركة، تصطدم هذه النيوتروناتبذرات النيتروجين-14 المكون من سبع بروتونات وسبع نيوترونات. ينتج عن هذاالتصادم ذرة كربون-14 المكونة من ستة بروتونات وثمانية نيوترونات وتتحررذرة هيدروجين المكونة من بروتون واحد فقط. تعتبر ذرة الكربون-14 ذرة غيرمستقرة لأن عدد بروتوناتها لايساوي عدد نيوتروناتها مما تسمي بالكربونالمشع الذي له عمر نصف (وهو العمر اللازم لكي تقل كمية النشاط الإشعاعيإلى النصف) هو 5730 سنة.
كربون 14 هو نظير من نظائر الكربون المشعة، وهو مصدر لاشعة ( B) يتحلل بمرور الوقت. فاذا كان لدينا كمية معينة منه، بعد مرور 5730 عام يكون قدتحلل نصفها. وهذا ما ندعوه بعمر النصف، ويكون لنا هذا العمر بمثابة الاساس الذينعتمد عليه في اعتبار كربون 14 كطريقة ناجعة في تحديد العمر.
الكربون14 موجود في كل الكائنات الحية:
ذرات الكربون14 التي تنتج من الأشعةالكونية تتحد مع الأكسجين لتكون ثاني أكسيد الكربون، يتم امتصاص ثانيأكسيد الكربون من قبل النباتات خلال عملية التمثيل الضوئي، ينتقل كربون-14من النبات إلى الانسان والحيوان من خلال الأكل. تكون نسبة الكربون-12 إلىالكربون-14 في الهواء وفي كافة الكائنات الحية نفس النسبة. ويقدر عدد ذراتالكربون-14 في الهواء بذرة واحدة لكل 1012 ذرة كربون-12، ذرات الكربون-14 مشعة وتضمحل باستمرار من خلال اطلاق اشعةبيتا ولكن يتم تعويض الفاقد من جسم الكائنات الحية بمعدل ثابت من خلال مانتناوله من طعام أو ماء.
عند هذه اللحظة نؤكد على أن جسم الانسان يحتوي على نسبة ثابتة من الكربون-14 فيه وتساوي نفس النسبة في الحيوان والنبات.
حساب العمر:
تكمن الفكرة فيالاعتماد على الكربون-14 لحساب العمر عن توقف توزيد الكمية المفقودة منالكربون-14 عند الوفاة للكائن الحي فتختلف النسبة بين الكربون-12 إلىالكربون-14 عن باقي الكائنات الحية لان الكربون-14 هو عنصر مشع ويضمحلبمعدل ثابت مع الزمن من خلال اطلاق جسيمات بيتا ولا يتم تعويضه كما هوالحال للكائن الحي. بينما يبقى الكربون-12 ثابتا في جسم الكائن قبل الوفاةوبعده. وعليه نستنتج أنه بقياس النسبة بين الكربون-14 إلى الكربون-12ومقارنة النتيجة مع النسبة بينهما في الكائنات الحية يمكن حساب عمر العينة.
والمعادلة التالية توضح طريقة حسب العمر:
t = [Ln (Nf/No) / (-0.693) ] x t1/2
حيث Ln هي دالة اللوغاريتم الطبيعي، Nf/No هي النسبة بين كربون-14 في العينة إلى الجسم الحي. و t1/2 هو عمر النصف للكربون-14 والذي يساوي 5730 سنة.
فإذا افترضناأن هناك عينة تم قياس نسبة كربون-14 ووجدت أنها 10% بالمقارنة مع نسبته فيالاجسام الحية فإن حساب عمر العينة يكون حسب المعادلة السابقة على النحوالتالي:
t = [ Ln (0.10) / (-0.693) ] x 5,700 years t = [ (-2.303) / (-0.693) ] x 5,700 years t = [ 3.323 ] x 5,700 years t = 18,940 years old
ملاحظة:
لأن عمر النصفللكربون-14 هو 5730 سنة فإن الكربون-14 يستخدم لتقدير عمر كائنات لا يزيدعمرها عن 60000 سنة. ولكن بنفس المبدأ الذي يستخدم لتقدير العمر فيالكربون-14 يطبق على عناصر مشعة أخرى تتواجد في جسم الانسان مثلالبوتاسيوم-40 وعمر النصف له كبير جداً ويساوي 1.3 x109 سنة. كذلك عنصر اليوراتيوم-238 وعمر نصفه 4.5 x109 سنة ةعنصر الثوريوم-232 الذي عمر نصفه 14 x109 سنة وعنصر الرابيديوم-87 الذي عمر نصفه 49 x109 سنة.
باستخدام العناصر السابقة يتمكن العلماء من تقدير أعمار العينات التي اساسها كائنات حية أو العينات الجيولوجية.
¥