قياس عمر الاحفورات الأثريه
بإستخدام كربون C-14
يعتبر العالم ويليام ليبي من جامعة شيكاغو أباً لطريقة قياس العمر بالكربون C-14
وقد نشر أول أعماله في هذا المجال عام 1949
ولتجربة طريقته، قاس ليبي أعمال المكتشفات الأثرية، والتي كانت أعمارها معروفة باستخدام طرق أخرى .
أدى اكتشاف ليبي إلى ثورة في علم الآثار، حيث سمح للعلماء بتقدير أعمار الاكتشافات في الحضارات التي كانت تفتقر إلى سبل قياس الوقت .
بعد نشر ليبي لاكتشافاته بوقت قصير، أقبل العلماء بشكل قوي على طريقته، وبحلول عام 1950، أصبحت هناك ثمانية مختبرات تعتمد هذه الطريقة في العالم. في عام 1960، منح ليبي جائزة نوبل في الكيمياء.
لقد ابتدع وليام ليبي أسلوب تحديد العمر بواسطة الكربون 14 في عام 1948، معتمدا على أن طبيعة هذا النوع من الكربون C 14 مادة مشعة، تتحلل بمعدل معين يسمى فترة العمر النصفي، وما يجعل وجوده متوازنا انه يتكون بصورة مستمرة في تفاعلات جوية، ولهذا يتميز هذا الكربون والكربون 12 الذي ينتج عن تحلله بالاستقرار. وينتقل الكربون بين المحيطات، والغلاف الجوي، والكائنات الحية فيما يعرف «بدورة الكربون». وعندما يموت الكائن الحي يخرج من دورة الكربون، وبعدها تتدهور النسبة بين الكربون 14 والكربون 12، الأمر الذي يسمح للمرء حساب العمر بواسطة معرفة نسبة الكربون 14 إلى الكربون 12
شرح الطريقه :
قد يصل عمر قطعة من الخشب مثلا او العظام إلى 5000 عام .
ومن الطبيعي ان نتسأل عن كيفية تمكن العلماء من تقدير عمر الأثار والحفريات التي توجد على الكرة الأرضية ؟
وما هي الطريقة المستخدمة ؟
وفي هذه المقالة سوف نشرح الفكرة الفيزيائية لتقدير أعمار الكائنات باستخدام الكربون-14.
يستخدم كربون-14 كمقياس لتقدير أعمار الحفريات ذات الأساس البيولوجي
يستخدم كربون-14 كمقياس لتقدير أعمار الحفريات ذات الأساس البيولوجي
والتي قد يصل عمرها في بعض الأحيان أكثر من 50000 عام .
ما هو كربون-14..؟
 |
| أحفوره |
تصطدم الأشعة الكونية Cosmic Rays بالغلاف الجوي باستمرار،ويقدر أن ملايين الاشعة الكونية تصطدم بجسم الانسان كل ساعة . تصطدم الأشعة الكونية بذرات الغلاف الجوي مما ينتج عنه اشعة كونية ثانوية في شكل نيوترون تحمل طاقة حركة، تصطدم هذه النيوترونات بذرات النيتروجين-14 المكون من سبع بروتونات وسبع نيوترونات .
ينتج عن هذا التصادم ذرة كربون-14 المكونة من ستة بروتونات وثمانية نيوترونات وتتحرر ذرة هيدروجين المكونة من بروتون واحد فقط . تعتبر ذرة الكربون-14 ذرة غير مستقرة لأن عدد بروتوناتها لايساوي عدد نيوتروناتها مما تسمي بالكربون المشع الذي له عمر نصف (وهو العمر اللازم لكي تقل كمية النشاط الإشعاعي إلى النصف) هو 5730 عام .
ذرات الكربون 14 التي تنتج من الأشعة الكونية تتحد مع الأكسجين لتكون ثاني أكسيد الكربون، يتم امتصاص ثاني أكسيد الكربون من قبل النباتات خلال عملية التمثيل الضوئي، ينتقل كربون-14 من النبات إلى الانسان والحيوان من خلال الأكل . تكون نسبة الكربون-12 إلى الكربون-14 في الهواء وفي كافة الكائنات الحية نفس النسبة . ويقدر عدد ذرات الكربون-14 في الهواء بذرة واحدة لكل 1012 ذرة كربون-12، ذرات الكربون-14 مشعة وتضمحل باستمرار من خلال اطلاق اشعة بيتا ولكن يتم تعويض الفاقد من جسم الكائنات الحية بمعدل ثابت من خلال ما نتناوله 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 في الاعتماد على الكربون-14 لحساب العمر عند توقف تزويد الكمية المفقودة من الكربون-14 بسبب 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 اطلاق جسيمات بيتا ولا يتم تعويضه كما هو الحال للكائن الحي . 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 .
والمعادلة التالية توضح كيف نحسب العمر :
و t1/2 هو عمر النصف للكربون-14 والذي يساوي 5730 عام .
فإذا افترضنا أن هناك عينة تم قياس نسبة كربون-14 ووجدت أنها 10% بالمقارنة مع نسبته في الاجسام الحية
ينتج عن هذا التصادم ذرة كربون-14 المكونة من ستة بروتونات وثمانية نيوترونات وتتحرر ذرة هيدروجين المكونة من بروتون واحد فقط . تعتبر ذرة الكربون-14 ذرة غير مستقرة لأن عدد بروتوناتها لايساوي عدد نيوتروناتها مما تسمي بالكربون المشع الذي له عمر نصف (وهو العمر اللازم لكي تقل كمية النشاط الإشعاعي إلى النصف) هو 5730 عام .
n + 14N → 14C + 1H
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 قد تحلل نصفها . وهذا ما ندعوه بعمر النصف ، ويكون لنا هذا العمر بمثابة الاساس الذي نعتمد عليه في اعتبار كربون 14 كطريقة ناجعة في تحديد العمر . |
| الدورة الطبيعية لانتاج كربون 14 وامتصاصه |
شرح للدورة الطبيعية لانتاج كربون 14 وامتصاصه في النبات ومن ثم للانسان إلى ان يتحلل إلى نيتروجين 14 وتقل نسبته في الجسم بمرور الزمن.
الكربون 14 موجود في كل الكائنات الحيةذرات الكربون 14 التي تنتج من الأشعة الكونية تتحد مع الأكسجين لتكون ثاني أكسيد الكربون، يتم امتصاص ثاني أكسيد الكربون من قبل النباتات خلال عملية التمثيل الضوئي، ينتقل كربون-14 من النبات إلى الانسان والحيوان من خلال الأكل . تكون نسبة الكربون-12 إلى الكربون-14 في الهواء وفي كافة الكائنات الحية نفس النسبة . ويقدر عدد ذرات الكربون-14 في الهواء بذرة واحدة لكل 1012 ذرة كربون-12، ذرات الكربون-14 مشعة وتضمحل باستمرار من خلال اطلاق اشعة بيتا ولكن يتم تعويض الفاقد من جسم الكائنات الحية بمعدل ثابت من خلال ما نتناوله 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 في الاعتماد على الكربون-14 لحساب العمر عند توقف تزويد الكمية المفقودة من الكربون-14 بسبب 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 اطلاق جسيمات بيتا ولا يتم تعويضه كما هو الحال للكائن الحي . 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 .
والمعادلة التالية توضح كيف نحسب 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 عام .
فإذا افترضنا أن هناك عينة تم قياس نسبة كربون-14 ووجدت أنها 10% بالمقارنة مع نسبته في الاجسام الحية
فإن حساب عمر العينة يكون حسب المعادلة السابقة على النحو التالي :
ملاحظة :
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
لأن عمر النصف للكربون-14 هو 5730 عام فإن الكربون-14 يستخدم لتقدير عمر كائنات لا يزيد عمرها عن 60000 عام . ولكن بنفس المبدأ الذي يستخدم لتقدير العمر في الكربون-14 يطبق على عناصر مشعة أخرى تتواجد في جسم الانسان مثل البوتاسيوم-40 وعمر النصف له كبير جداً ويساوي 1.3x109 عام . كذلك عنصر اليوراتيوم-238 وعمر نصفه 4.5x109 عام وعنصر الثوريوم-232 الذي عمر نصفه 14x109 عام وعنصر الرابيديوم-87 الذي عمر نصفه 49x109 عام .
باستخدام العناصر السابقة يتمكن العلماء من تقدير أعمار العينات التي اساسها كائنات حية أو العينات الجيولوجية.
عيوب هذه الطريقه بقياس عمر الاحفورات :
تقدير الاعمار باستخدام الكربون-14 او غيره من العناصر المشعة لا يعطي نتائج دقيقة للعينات بعد العام 1940 حيث تم اكتشاف أن القنابل النووية والمفاعلات النووية اضافت نسبة من العناصر المشعة الموجودة في الطبيعة مما احدث خلل في النسبة الطبيعية بين الكربون -12 والكربون -14 في الغلاف الجوي التي اعتمدنا عليها في حساب عمر العينة .
وذكر الباحث طارق راشد بأن طريقة الحساب هذه غير دقيقة, وهذا نص كلامه :
لقد بيّن اختبار علمي نُشر في 16 أغسطس آب 1963 موت حيوان رخوي من خلال فحص قوقعته منذ 3000 عام!
والحقيقة أن معدل حياة الكربون 14 غير معروف، وذلك يعني أن العلماء أنفسهم لا يعلمون فترة فعالية هذا الكربون، وكذلك فإن كافة تواريخ عنصر الكربون يشوبها احتمال الخطأ . فكلما كان الشيء المراد تعيين فترة وجوده قديما، زادت نسبة الخطأ.
وهناك مشكلة أخرى ألا وهي أن فترة العمر النصفي للكربون 14 الفعلية مجهولة أيضاً! فالعلماء يأتون بنتائج «منطقية» بناء على فرضية فترة العمر النصفي للكربون 14!. ومن ناحية أخرى، فان التربة المحيطة والمياه، والنباتات ومخلفات الحيوانات من شأنها تلويث العينات، وعندما يقع هذا التلوث ينتج عنه خلط بين عمر الشيء المراد قياسه من جانب وعمر المادة الملوثة من جانب آخر. ومما يزيد الأمر سوءاً أن العناصر غير الحية يستحيل قياس عمرها، وهناك أيضا توهم في قياس العمر بواسطة الكربون 14. فعلى سبيل المثال لو عثر شخص على هيكل بشري يعود عمره إلى 5 ،9 مليون عام في منطقة كان يقطعها جسر أرضي يبلغ عمره 25 ،9 مليون عام، فقد يدعي أن الهيكل يرجع عمره إلى 25 ،9 مليون عام + أو 25 ،0 مليون عام. وفي النهاية نتمنى أن يغير هذا البحث من رأي البعض فيما يخص أسلوب قياس عمر الكائنات الحية بواسطة الكربون 14.
الخلاصه :
أولاً : أن أسلوب قياس العمر بواسطة الكربون 14 من وجهة النظرالعلمية غير مقبول، فهناك عدد كبير من الأخطاء واحتمالات لا حصر لها للخطأ. فقد تم العثور على ما يربو على 20 قيمة مختلفة لمعدل عمر الكربون 14 في الأبحاث العلمية، وذكرت ثلاثة أبحاث منها أن هذه القيمة مجهولة .
ثانياً : بيّنت الغالبية العظمى من الأبحاث التي تم الاطلاع عليها اختلافات في قيمة العمر النصفي للكربون 14 بين المؤسسات العملية، فيما أوضحت إحدى هذه الأبحاث هذه الاختلافات بطريقة مباشرة .
باستخدام العناصر السابقة يتمكن العلماء من تقدير أعمار العينات التي اساسها كائنات حية أو العينات الجيولوجية.
عيوب هذه الطريقه بقياس عمر الاحفورات :
تقدير الاعمار باستخدام الكربون-14 او غيره من العناصر المشعة لا يعطي نتائج دقيقة للعينات بعد العام 1940 حيث تم اكتشاف أن القنابل النووية والمفاعلات النووية اضافت نسبة من العناصر المشعة الموجودة في الطبيعة مما احدث خلل في النسبة الطبيعية بين الكربون -12 والكربون -14 في الغلاف الجوي التي اعتمدنا عليها في حساب عمر العينة .
وذكر الباحث طارق راشد بأن طريقة الحساب هذه غير دقيقة, وهذا نص كلامه :
لقد بيّن اختبار علمي نُشر في 16 أغسطس آب 1963 موت حيوان رخوي من خلال فحص قوقعته منذ 3000 عام!
والحقيقة أن معدل حياة الكربون 14 غير معروف، وذلك يعني أن العلماء أنفسهم لا يعلمون فترة فعالية هذا الكربون، وكذلك فإن كافة تواريخ عنصر الكربون يشوبها احتمال الخطأ . فكلما كان الشيء المراد تعيين فترة وجوده قديما، زادت نسبة الخطأ.
وهناك مشكلة أخرى ألا وهي أن فترة العمر النصفي للكربون 14 الفعلية مجهولة أيضاً! فالعلماء يأتون بنتائج «منطقية» بناء على فرضية فترة العمر النصفي للكربون 14!. ومن ناحية أخرى، فان التربة المحيطة والمياه، والنباتات ومخلفات الحيوانات من شأنها تلويث العينات، وعندما يقع هذا التلوث ينتج عنه خلط بين عمر الشيء المراد قياسه من جانب وعمر المادة الملوثة من جانب آخر. ومما يزيد الأمر سوءاً أن العناصر غير الحية يستحيل قياس عمرها، وهناك أيضا توهم في قياس العمر بواسطة الكربون 14. فعلى سبيل المثال لو عثر شخص على هيكل بشري يعود عمره إلى 5 ،9 مليون عام في منطقة كان يقطعها جسر أرضي يبلغ عمره 25 ،9 مليون عام، فقد يدعي أن الهيكل يرجع عمره إلى 25 ،9 مليون عام + أو 25 ،0 مليون عام. وفي النهاية نتمنى أن يغير هذا البحث من رأي البعض فيما يخص أسلوب قياس عمر الكائنات الحية بواسطة الكربون 14.
الخلاصه :
أولاً : أن أسلوب قياس العمر بواسطة الكربون 14 من وجهة النظرالعلمية غير مقبول، فهناك عدد كبير من الأخطاء واحتمالات لا حصر لها للخطأ. فقد تم العثور على ما يربو على 20 قيمة مختلفة لمعدل عمر الكربون 14 في الأبحاث العلمية، وذكرت ثلاثة أبحاث منها أن هذه القيمة مجهولة .
ثانياً : بيّنت الغالبية العظمى من الأبحاث التي تم الاطلاع عليها اختلافات في قيمة العمر النصفي للكربون 14 بين المؤسسات العملية، فيما أوضحت إحدى هذه الأبحاث هذه الاختلافات بطريقة مباشرة .
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق