Γρηγόρης ΠαπουτσήςΤου Γρηγόρη Παπουτσή

Η χρησιμοποίηση των θετικών επιστημών στην επίλυση αρχαιολογικών προβλημάτων έχει καθιερωθεί παγκοσμίως. Προβλήματα που αφορούν τον προσδιορισμό της ηλικίας, τη σύνθεση και την προέλευση της πρώτης ύλης, τον εντοπισμό θαμμένων μνημείων στη θάλασσα και στην ξηρά, τη γενετική προέλευση μέχρι και τις διατροφικές συνήθειες των αρχαίων και προϊστορικών πληθυσμών, μπορούν να επιλυθούν με τον σύγχρονο επιστημονικό κλάδο της Αρχαιομετρίας.

Ραδιοχρονολόγηση με το ισότοπο του άνθρακα-14

Η συγκεκριμένη μέθοδος είναι η πιο διαδεδομένη στην αρχαιολογία και καλύπτει τα τελευταία 50 χιλιάδες χρόνια. Είναι μια τεχνική που χρησιμοποιεί τη διάσπαση του άνθρακα-14 για να υπολογιστεί η ηλικία των οργανικών υλικών, όπως το ξύλο και τα οστά. Η συγκεκριμένη μέθοδος είναι ένα πολύτιμο εργαλείο στα χέρια των Αρχαιολόγων και των Παλαιοντολόγων προκειμένου να τοποθετήσουν σε χρονική σειρά γεγονότα που δεν υπήρχαν ακόμα γραπτά μνημεία. Παρουσιάστηκε στον κόσμο από τον Willard Libby το 1949, για το οποίο τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ Χημείας. 

Αρχές της μεθόδου

Ο άνθρακας έχει τρία φυσικά ισότοπα: τον άθρακα-12 και το άνθρακα-13 με σχετική αφθονία και τον άνθρακα-14 ο οποίος εμφανίζεται μόνο σε πολύ μικρές ποσότητες. Τα δύο πρώτα είναι σταθερά ισότοπα, ενώ ο άνθρακας-14 είναι ραδιενεργός. Όλοι οι οργανισμοί τον απορροφούν από την ατμόσφαιρα καθ’ όλη τη διάρκεια της ζωής τους. Μετά το θάνατο, η διαδικασία πρόσληψης σταματά και αρχίζει η διάσπαση-μείωση του άνθρακα-14 από τον οργανισμό. Για τη μείωση στο 50% των αποθεμάτων χρειάζονται 5730 χρόνια, χρονικό διάστημα που είναι γνωστό ως χρόνος ημιζωής.

Μπορούμε τον χρόνο που έχει παρέλθει από όταν ο οργανισμός αρχικά σχηματίστηκε να τον προσδιορίσουμε από τη σχέση:  

Ραδιοχρονολόγηση
Όπου t 1/2 ο χρόνος ημιζωής του ραδιενεργού άνθρακα ,Nο η αρχική συγκέντρωση στον οργανισμό και N(t) είναι η εναπομένουσα συγκέντρωση του άνθρακα-14.

Σε γενικές γραμμές, οποιοσδήποτε οργανισμός που περιέχει άνθρακα και που έζησε σε ισορροπία με το ατμοσφαιρικό άνθρακα-14 μπορεί να χρονολογηθεί από την μέθοδο που αναλύεται. Προτού τα δείγματα υποβληθούν σε επεξεργασία για τη χρονολόγηση, τυχόν προσμίξεις (που περιέχουν άνθρακα τα οποία δεν ανήκουν στο αρχικό δείγμα) πρέπει να αφαιρεθούν, αλλιώς μπορεί να προσδιοριστούν εσφαλμένες ηλικίες.

Αρχαιομετρία
Περιορισμοί μεθόδου

Είναι γνωστό ότι η συγκέντρωση του άνθρακα-14 στην ατμόσφαιρα κατά το παρελθόν δεν ήταν σταθερή. Αυτό οφειλόταν κυρίως στις διακυμάνσεις του ρυθμού παραγωγής ραδιενεργού άνθρακα στην ατμόσφαιρα, που προκαλείται από αλλαγές στο μαγνητικό πεδίο, στη μεταβλητότητα της ηλιακής ακτινοβολίας και στις αλλαγές στο κύκλο του άνθρακα. Για το μέλλον, η κλιματική αλλαγή αλλά και η ανθρώπινες διεργασίες με τη συνεχή εκπομπή άνθρακα επηρεάζουν τις μετρήσεις της μεθόδου. Μπορούμε να αναφέρουμε πως ένα μπλουζάκι καινούργιο μέσα σε λίγα χρόνια θα έχει την όψη της κάπας του Γουλιέλμου πριν 1000 χρόνια! Οι εκπομπές άνθρακα κάνουν την ατμόσφαιρα να φαίνεται πιο παλιά θα λέγαμε, και καθιστούν αναγκαίο τον περιορισμό τους. Το θετικό είναι πως με την απαγόρευση των πυρηνικών δοκιμών τα επίπεδα του άνθρακα μέχρι το 2020 φαίνεται να φτάνουν στην προβιομηχανική εποχή.

Τέλος, είναι δυνατόν για τα οργανικά υλικά όπως τα νεκρά δέντρα να παραμείνει στο φυσικό περιβάλλον τους για εκατοντάδες χρόνια προτού να τα χρησιμοποιήσουν οι άνθρωποι ως καυσόξυλο, και μετά να γίνουν μέρος του αρχαιολογικού αρχείου. Η χρονολόγηση όταν το δέντρο πέθανε δεν δείχνει απαραιτήτως πότε συνέβη η πυρκαγιά. Αυτό ισχύει επίσης για το εσωτερικό ενός δέντρου, το οποίο θα εμφανιστεί νεότερο από τα εξωτερικά δαχτυλίδια του ίδιου δέντρου επειδή είχε το λιγότερο χρόνο να ενσωματώσει άνθρακα-14. Για αυτόν τον λόγο, πολλοί αρχαιολόγοι προτιμούν να χρησιμοποιήσουν τα δείγματα από τις βραχύβιες εγκαταστάσεις (όπως τα ζιζάνια) για τις μετρήσεις τους.

Ανακαλύψεις της μεθόδου

Η χρονολόγηση με το ραδιοϊσότοπο του άνθρακα έχει εφαρμογές στην αρχαιολογία, την ιστορία της τέχνης, την ωκεανογραφία, την υδρογεωλογία, την γεωλογία και την κλιματολογία. Ας αναφέρουμε μερικά αντικείμενα που άντεξαν στο πέρασμα των χρόνων και καταφέραμε να μετρήσουμε την ηλικία τους.

  • Το 2007, μία τσίχλα 5.000 ετών βρέθηκε στην Φινλανδία. Η Νεολιθική τσίχλα από φλοιό σημύδας, είχε πάνω της χαραγμένα αποτυπώματα δοντιών. Η σημύδα περιέχει φαινόλες οι οποίες έχουν αντισηπτική δράση. Προφανώς οι άνθρωποι εκείνη την περίοδο διαπίστωσαν ότι το μάσημα της σημύδας βοηθούσε στην αντιμετώπιση του πόνου που προκαλούσαν οι παθήσεις των ούλων και των δοντιών.
  • Το 2010, στην Αρμενία βρέθηκε ένα δερμάτινο παπούτσι 5.500 ετών και μία φούστα 5.900 ετών από καλάμια. Αμφότερα αποτελούν τα αρχαιότερα είδη ένδυσης που έχουν βρεθεί ποτέ!
  • Το 2012, ερευνητές εντόπισαν τα παλαιότερα γνωστά μουσικά όργανα στον κόσμο. Δυο φλογέρες από κόκαλο πουλιού και ελεφαντόδοντο μαμούθ βρέθηκαν στη Γερμανία. Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ραδιοχρονολόγηση άνθρακα για να υπολογίσουν ότι οι φλογέρες ήταν μεταξύ 42.000 και 43.000 ετών.
  • Το 2012, ερευνητές βρήκαν στοιχεία που αποδεικνύουν ότι οι κοινωνίες που ζούσαν κατά μήκος των ακτών του Περού, έτρωγαν πρόχειρο φαγητό 1.000 χρόνια νωρίτερα από ότι είχε προηγουμένως εκτιμηθεί. Φλούδες καλαμποκιού, μίσχοι και στάχυα 3.000 έως 6.700 ετών ήρθαν στο φως από ερευνητές. Τα χαρακτηριστικά του αραβόσιτου δείχνουν ότι οι αρχαίοι κάτοικοι της περιοχής ετοίμαζαν και έτρωγαν το καλαμπόκι με ποικίλους τρόπους

Βιβλιογραφία:

Quan Hua, 2009, Radiocarbon: A chronological tool for the recent past

M. Key, Radiocarbon , Princeton University, Princeton, NJ, USΑ

Δρ. Γιάννης Μανιάτης, 2013 Η ΜΕΘΟΔΟΣ ΡΑΔΙΟΑΝΘΡΑΚΑ ΓΙΑ ΤΗΝ  XΡΟΝΟΛΟΓΗΣΗ ΑΡΧΑΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Διευθυντής Ερευνών, Υπεύθυνος Εργαστηρίου Αρχαιομετρίας.

Γιάννης Κοφίδας, 2017, Ραδιοχρονολόγηση με το ισότοπο του άνθρακα-14

Παπουτσής Γρηγόρης*
Απόφοιτος του τμήματος Φυσικής Ιωαννίνων με εξειδίκευση στη φιλοσοφία των μαθηματικών από το ΕΚΠΑ.
Επικοινωνία: dipoloeducation@gmail.com, 6981613616

Ακολουθήστε την επίσημη σελίδα μας στο facebook schooltime για να βλέπετε τις σημαντικότερες ειδήσεις στη ροή του schooltime.gr

Ακολουθήστε μας στο facebook