التأريخ بالكربون المشع : تحديد عمر الأشياء الميتة منذ أمد بعيد
نظرة سريعة على محتويات المقال:
لا شك عزيزي القارئ أنك سمعت بتقنية التأريخ بالكربون المشع في يوم من الأيام، بينما كنت تجلس على الأريكة وتشاهد التلفاز أو تبحر في الأنترنت عبر جهازك الجوال أو الكومبيوتر الخاص بك، فصادف أن قرأت خبرا يفيد أنه تم إكتشاف بقايا أو عظام حيوان تعود لمئات السنين أو إنسان يقدر عمره ب 400 أو 500 سنة.
ألم تسأل نفسك عزيزي القارئ كيف يحدد العلماء والباحثون عمر هاته الكائنات أو بقاياها والتي مرت عليها سنين طويلة جدا وتعرضت لكل عوامل التعرية والتآكل والتلاشي؟
إذا كنت ممن يريدون أن يشبعوا فضولهم العلمي وممن لديهم أسئلة و لا يجدون لها أجوبة، فمرحبا بك، أنت في المكان المناسب.
إقرأ أيضا : اكتشاف البنسلين : المضاد الحيوي الذي غير مجرى التاريخ
ما هو الكربون (C)؟
كلنا نعرف أن الكربون عنصر كيميائي ويوجد في الطبيعة بشكل حر، كما أنه يوجد أكثر من مليون مركب لعنصر الكربون وتدخل في العديد من التفاعلات الكيميائية، وهنالك نوعين من مركبات الكربون.
أولا مركبات الكربون العضوية وهي التي تحتوي في الأساس على جزيئات الكربون و الهيدروجين وتشمل المجموعات الرئيسية المكونة للمركبات العضوية : البروتينات والأحماض الأمينية و الكربوهيدرات و الدهون و من أمثلة المركبات العضوية في عالمنا : البنزين والهيبتان.
ثانيا : المركبات الغير عضوية و التي يمكن العثور عليها في الطبيعة أو يمكن تصنيعها و معالجتها في المختبرات الكيميائية وكمثال أكاسيد الكربون (CO،CO2).
ومن أهم خصائص الكربون أنه سريع التفاعل عند تعريضه للحرارة، كما أن بعض المواد الكربونية العضوية قابلة للإشتعال : الوقود والقطران والفحم، زيادة على أن بعض المواد المركبة التي تحتوي على الكربون والنيتروجين تتميز برائحة مميزة و فريدة.
كما أنه من الجدير بالذكر أن الكربون له فوائد واستعمالات عديدة، فهنالك فوائد الكربونات للبشرة وفوائد الكربونات للشعر وفوائد الكربونات للوجه والجسم بصفة عامة، وهنا عزيزي القارئ أنت لا تزال تتسائل مع علاقة الكربون بتحديد أعمار وسنين الكائنات الميتة منذ مدة طويلة؟
لا تتسرع عزيزي القاريء فالجواب قادم في الأسطر القادمة وهاته كانت مجرد نبذة تعريفية عن الكربون وأهميته في عالمنا.
إقرأ أيضا : أسرار التحنيط عند الفراعنة : المعدن السحري الذي يمنع اللحوم من التعفن
تعريف كربون 14 المشع
الكربون 14 هو نوع من أنواع نظائر الكربون المشع ونظائر الكربون هي الكربون 12 والكربون 13 والكربون 14، وكلها نضائر طبيعية لها العديد من الإستخدامات، لكننا سنركز في هات المقالة على الكربون رقم 14.
وهو يتواجد بكثرة في الطبيعة ويستخدم على الخصوص في التأريخ الإشعاعي لمعرفة عمر الكائنات، كما أن الكربون يعد من العناصر الأساسية جدا لوجود الحياة على كوكب الأرض.
التأريخ بالكربون المشع ينطبق فقط على المواد العضوية وبعض المواد غير العضوية (لا ينطبق على المعادن).
التأريخ بواسطة الكربون المشع
إن التأثير الذي أحدثته تقنية التأريخ بالكربون المشع على الإنسان المعاصر جعلها واحدة من أهم الاكتشافات في القرن العشرين. لم ينجح أي أسلوب علمي آخر في إحداث ثورة في فهم الإنسان لحاضره وماضيه.
يستخدم علم الآثار والعلوم الإنسانية الأخرى التأريخ بالكربون المشع لإثبات أو دحض النظريات. على مر السنين، وجد التأريخ بالكربون 14 أيضًا تطبيقات في الجيولوجيا، والهيدرولوجيا، والجيوفيزياء، وعلوم الغلاف الجوي، وعلم المحيطات، وعلم المناخ القديم وحتى الطب الحيوي.
تحتوي كل الكائنات الحية بمختلف أجناسها في كوكبنا على الكربون المشع، كما أن الكربون يعد ثاني أكثر العناصر وفرة في جسم الإنسان، كما أن النباتات تقوم بإمتصاص الكربون المشع من ثاني أوكسيد الكربون في الهواء، إلا أن الأمر مختلف بالنسبة للإنسان والحيوان والذين يحصلان على الكربون المشع بصفة أساسية ورئيسية عن طريق الغذاء و طول فترة حياتهما و حتى بعد الممات، تحافض الأجساد على كمية من الكربون المشع لكن بنسب أقل.
إقرأ أيضا : طرق حفظ الأطعمة : كيف نطيل من عمرها الإفتراضي
كيف يتكون الكربون المشع في أجسامنا
بما أن جميع الكائنات الحية سواء نباتات و إنسان وحيوان تحتوي على الكربون المشع والتي تحصل عليها عن طريق الغذاء أو الهواء وحتى بعد مماتها تحافظ على الكربون المشع في أنسجتها و بقاياها بنسب أقل، فإن الفكرة في الإعتماد على الكربون 14 لحساب العمر عن توقف تزويد الكمية المفقودة من الكربون 14 عند الوفاة للكائن الحي، فتختلف النسبة بين الكربون 12 إلى الكربون 14 عن باقي الكائنات الحية لان الكربون 14 هو عنصر مشع ويضمحل بمعدل ثابت مع الزمن من خلال إطلاق جسيمات بيتا ولا يتم تعويضه كما هو الحال للكائن الحي.
يتشكل الكربون -14 باستمرار في الغلاف الجوي العلوي من خلال تأثير نيوترونات الأشعة الكونية على ذرات النيتروجين -14، ويتأكسد بسرعة في الهواء ليشكل ثاني أكسيد الكربون ويدخل في دورة الكربون العالمية.
تمتص النباتات والحيوانات الكربون 14 من ثاني أكسيد الكربون طوال حياتها. عندما يموتون، يتوقفون عن تبادل الكربون مع المحيط الحيوي ويبدأ محتوى الكربون 14 في الانخفاض بمعدل يحدده قانون التحلل الإشعاعي.
بينما يبقى الكربون 12 ثابتا في جسم الكائن قبل الوفاة وبعده. وعليه نستنتج أنه بقياس النسبة بين الكربون 14 إلى الكربون 12 ومقارنة النتيجة مع النسبة بينهما في الكائنات الحية يمكن حساب عمر العينة.
كما أنه من الجدير بالذكر أن الكربون رقم 14 يستخدم فقط لقياس عمر كائنات لا يزيد عمرها عن 60000 سنة لأن متوسط عمر الكربون 14 هو 5730 سنة وهنا سنترك لكم فيديو توضيحي ومبسط باللغة العربية، سيعطيكم فكرة عامة ومبسطة عن طريقة حساب عمر الكائنات بالكربون 14.
يعد العد التناسبي للغاز، وعد التلألؤ السائل، ومقياس الطيف الكتلي للمسرع من الطرق الرئيسية الثلاث للتأريخ بالكربون المشع.
التأريخ بالكربون المشع هو في الأساس طريقة مصممة لقياس النشاط الإشعاعي المتبقي.
معايير التأريخ بالكربون المشع
يمكن تحديد عمر الكربون المشع لعينة معينة ذات عمر غير معروف عن طريق قياس محتواها من الكربون 14 ومقارنة النتيجة مع نشاط الكربون 14 في العينات الحديثة وعينات الخلفية.
كان المعيار الرئيسي الحديث الذي تستخدمه مختبرات التأريخ بالكربون المشع هو حمض الأكساليك 1 الذي تم الحصول عليه من المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا في ماريلاند. جاء حمض الأكساليك هذا من بنجر السكر في عام 1955.
حوالي 95٪ من نشاط الكربون المشع لحمض الأكساليك 1 يساوي نشاط الكربون المشع المقاس للمعيار المطلق للكربون المشع.
عندما تم استهلاك مخزون حمض الأكساليك 1 بالكامل تقريبًا، تم وضع معيار آخر من محصول دبس البنجر الفرنسي عام 1977. وجد أن المعيار الجديد، حمض الأكساليك II، لا يحتوي إلا على اختلاف بسيط من حمض الأكساليك 1 في شروط محتوى الكربون المشع. على مر السنين، فتم وضع معايير أخرى للكربون المشع.
يتم أيضًا تحديد نشاط الكربون المشع للمواد السابقة لإزالة مساهمتها من النتائج التي تم الحصول عليها أثناء تحليل العينة. يتم قياس نشاط الكربون المشع في الخلفية، ويتم استنتاج القيم التي تم الحصول عليها من نتائج التأريخ بالكربون المشع للعينة. عادة ما تكون عينات الخلفية التي تم تحليلها ذات أصل جيولوجي لعمر غير محدود، مثل الفحم والليغنيت والحجر الجيري.
إقرأ أيضا : ظاهرة قوس قزح : كيف تتشكل ولماذا تتكون من 7 ألوان
