Método de radiocarbono

O método de radiocarbono , também datação por radiocarbono , 14 C ; C14-datar ou radiocarbono ou radiocarbono é um método para datar radiométrico de carbono , em particular orgânicas materiais. O intervalo temporal de aplicação é entre 300 e cerca de 60.000 anos.

O método é baseado no fato de que a proporção de átomos de 14 C radioativos ligados em organismos mortos diminui de acordo com a lei da decomposição . Os organismos vivos não são afetados por esse efeito, pois absorvem constantemente novo carbono do meio ambiente, o que traz de volta a proporção normal de 14 átomos de carbono. Esta “parte normal” é quase constante, apesar da decadência constante, uma vez que o 14 C está constantemente sendo formado na alta atmosfera.

A datação por radiocarbono foi desenvolvida em 1946 por Willard Frank Libby , que recebeu o Prêmio Nobel de Química em 1960 por essa conquista . A datação por radiocarbono é usada na determinação da idade arqueológica , na arqueobotânica e na pesquisa quaternária . A limitação do limite superior no intervalo de tempo de aplicação resulta de imprecisões de medição de dez vezes a meia-vida e fatores externos que influenciaram o material a ser examinado.

Noções básicas de física

Ciclo do carbono de 14 C

Na natureza, três vêm isótopos de carbono antes: 12 C, 13 C, 14 C . Estudos de isótopos mostram que a proporção do conteúdo total de carbono no ar é de cerca de 98,89% para 12 C, cerca de 1,11% para 13 C e cerca de 1,25 · 10-10 % para 14 C. Estatisticamente falando, existe apenas um núcleo 14 C para cerca de 1 bilhão de núcleos 12 C. Em contraste com 12 C e 13 C, 14 C não é estável e, portanto, também é chamado de radiocarbono.

Origem de 14 C

14 C está sendo constantemente reformado por reações nucleares nas camadas superiores da atmosfera terrestre . Quando os raios cósmicos atingem átomos na atmosfera, a fragmentação libera nêutrons . Se o isótopo mais comum na atmosfera, o isótopo de nitrogênio 14 N, é atingido por tal nêutron, pode ocorrer a reação nuclear 14 N (n, p) 14 C, na qual esse nêutron é capturado e um próton é separado . Isso cria um núcleo 14 C a partir do núcleo 14 N :

Decadência de 14 C

O 14 C decai com uma meia-vida de 5730 ± 40 anos (a chamada "meia-vida de Cambridge") por meio de β - decai para 14 N , um elétron e um antineutrino :

Durante este tempo, o radiocarbono é amplamente distribuído, veja o ciclo do carbono .

Concentração de equilíbrio

Nova formação e decadência formam um estado estacionário. A concentração de equilíbrio relativo do radiocarbono depende da taxa de regeneração, da meia-vida de decomposição e da quantidade de carbono que está em contato com a atmosfera nesta escala de tempo, onde o carbono está na forma de dióxido de carbono . As flutuações nesta proporção são descritas na seção Flutuações temporais abaixo.

Comece o relógio corrigindo-o

Este carbono é absorvido pelas plantas , veja a fixação de dióxido de carbono , e armazenado de forma mais ou menos permanente ou imediatamente introduzido na cadeia alimentar . Nestes processos há muito pouco fracionamento de acordo com a massa do isótopo (veja abaixo), então a proporção de radiocarbono nos seres vivos é inicialmente quase a mesma que na atmosfera. A partir do momento da fixação, no entanto, a proporção diminui de acordo com a lei da decadência:

A proporção entre 14 C e 12 C de um material orgânico é uma medida da idade desde que o dióxido de carbono foi fixado. O radiocarbono também pode entrar em substâncias inorgânicas . Um exemplo é o carbonato da casca dos mexilhões. A idade do radiocarbono é a das cascas mais a idade do carbono quando foi embutido na casca, mais uma correção um pouco maior para o fracionamento. Outro exemplo é o radiocarbono em ligas sobre o carvão usado em sua fabricação. A idade de 14 C indica então o tempo de fabricação mais a idade do carbono orgânico usado.

A datação por radiocarbono é, portanto, a medida da proporção das quantidades de isótopos de carbono 14 C a 12 C em uma amostra e um padrão que representa a proporção no início do envelhecimento. O conteúdo de 14 C de uma amostra pode ser determinado contando os núcleos de 14 C em decomposição no tubo contador , no " espectrômetro de cintilação líquida " ou contando os núcleos de 14 C ainda presentes na espectrometria de massa do acelerador . O último método requer menos material do que os dois primeiros, mas é mais complexo e caro.

Procedimento da investigação

Além da aplicação da física, a implementação requer inúmeras etapas com o auxílio da química aplicada para poder examinar a amostra com um tubo contador (de acordo com Libby), "espectrometria de cintilação líquida" ou com o método de espectrometria de massa do acelerador . A ilustração a seguir do processo de exame é muito simplificada.

Preparação química da amostra

O material orgânico a ser examinado deve ser reduzido a carbono puro para poder efetuar uma determinação. Muitas outras substâncias devem, portanto, ser removidas da amostra de antemão. A seguir, a preparação de madeira (sem coníferas ) é mostrada como um exemplo, como é comum nos laboratórios relevantes.

A amostra é fervida durante a noite em solução de hidróxido de sódio a 4% a 60 ° C (banho-maria). No dia seguinte, ocorre um tratamento com ácido alcalino ( ácido clorídrico 4% 30 min, 3 vezes solução de hidróxido de sódio 4% 1 hora, ácido clorídrico 4% 1 hora). Para amostras que devem ser medidas com muita precisão (por exemplo, para calibrações), a madeira é reduzida a celulose , pelo que, após a segunda etapa de lixiviação, a lixívia é substituída por solução de clorito de sódio (misturada com ácido clorídrico até pH 3).

O material de celulose pura obtido é aquecido com óxido de cobre (I) e prata em uma ampola de quartzo a vácuo . Os componentes orgânicos queimam para formar CO 2 , óxido de nitrogênio , óxido de enxofre e compostos de halogênio . A prata se liga ao óxido de enxofre e aos compostos de halogênio.

O CO 2 agora pode ser medido com um contador Geiger, ou é usado para cintilação líquida em benzeno convertido, ou é reagido com hidrogênio em pó reduzido de ferro em grafite para então um meio determinante de 14 C do desempenho de espectrometria de massa do acelerador ( AMS).

Método de tubo contador de Libby

O método clássico para medições de radiocarbono, como já usado por Libby , é a detecção direta de decaimento radioativo em um tubo contador . O CO 2 obtido da amostra por combustão é usado como gás de contagem . Devido à longa meia-vida e à baixa abundância de 14 C, a atividade de um mol de carbono moderno é de apenas cerca de 3 decaimentos por segundo. Para atingir uma precisão de 40 anos, no entanto, um total de mais de 40.000 decaimentos deve ser contado. Para alcançar uma alta precisão da medição, além de uma boa blindagem do tubo contador contra a radiação natural, quantidades de amostra relativamente grandes (até 1 kg do material de partida) e um longo período de medição são necessários. Como as amostras muito antigas contêm muito pouco 14 C, elas só podem ser medidas com a incerteza correspondente. Com uma amostra de idade de cerca de 50.000 anos, o limite de detecção é considerado como tendo sido atingido com uma incerteza de ± 5.000 anos.

Espectrometria de cintilação líquida

Um método muito comum para medir o decaimento radioativo de 14 C é a espectrometria de cintilação líquida . O carbono a ser datado é convertido em benzeno em uma linha de vácuo por meio de vários estágios intermediários. Um cintilador orgânico é então adicionado a isso. O cintilador converte a energia dos elétrons liberados durante o decaimento de 14 C em pulsos de luz. Estes são então amplificados e contados no espectrômetro por fotomultiplicadores altamente sensíveis . Este método tem a vantagem sobre o método do tubo contrário, pois mais carbono pode ser acomodado na câmara de medição. Isso permite tempos de medição mais curtos com a mesma precisão. Além disso, espectrômetros otimizados para datação por radiocarbono estão disponíveis comercialmente, enquanto os tubos contadores são desenvolvimentos internos dos respectivos laboratórios.

Detecção espectrométrica de massa do acelerador

Com o desenvolvimento de acelerador de espectrometria de massa (AMS), que combina os métodos de espectrometria de massa e de investigação físicas nucleares métodos e, assim, permite a medição das relações do isótopo mais pequenas para baixo a 10 -15 , a detecção directa de 14 átomos de carbono tornou-se possível no final da década de 1970 sem primeiro ter que esperar que eles se deteriorem. Portanto, com a ajuda deste método, quantidades de amostra muito menores podem ser usadas do que com medições com o método do tubo contador, o que abriu áreas completamente novas de aplicação para o método do radiocarbono. O tamanho típico de uma amostra para espectrometria de massa do acelerador é de cerca de 1 mg; Com esta quantidade de amostra, 40.000 átomos de 14 C de uma amostra moderna podem ser detectados dentro de um tempo de medição de cerca de uma hora, ou uma incerteza relativa de 0,5% pode ser alcançada, o que corresponde a uma incerteza absoluta de 40 anos. Em contraste com o método do tubo contrário , no entanto, uma tecnologia muito mais complexa e cara é necessária para isso.

Condições de limite metodológicas

Limite de detecção

Uma amostra de carbono fresco contém apenas cerca de 1 parte por trilhão (ppt) de 14 átomos de carbono. Portanto, há um átomo de 14 C para cada 10 12 átomos do isótopo 12 C. Por exemplo, uma tonelada de carbono contém apenas 1 µg 14 C.

O limite de detecção de 14 C é de 1 parte por quatrilhão (ppq), correspondendo a uma concentração de cerca de um milésimo da quantidade de 14 C em uma amostra fresca, e é afetado pelas limitações dos instrumentos de medição e do "fundo 14 C " presente em quantidades muito pequenas. determinadas a partir de outras fontes. Devido à decadência radioativa , a quantidade de 14 C diminui com o tempo. Após 10 meias-vidas, ou seja, aproximadamente 57.300 anos, a proporção está abaixo do limite de detecção. O método de radiocarbono pode, portanto, ser usado apenas para amostras mais jovens. Para a determinação da idade de fósseis geológicos z. B. em âmbar , linhita , carvão duro ou diamantes é inutilizável (por exemplo, a datação de potássio-argônio pode ser usada aqui).

Precisão de medição

Como acontece com qualquer medição física, a incerteza de medição tem uma parte estatística e uma sistemática . A incerteza estatística é a da razão isotópica . No caso do método do tubo contador, por exemplo, a natureza estatística do decaimento radioativo contribui para isso. É fornecido pelo laboratório em uma forma facilmente legível ± n anos como um desvio padrão simples .

Além disso, as fontes de erro descritas nas próximas seções devem ser levadas em consideração, corrigindo para o valor provável do desvio e especificando sua incerteza. Em particular, são eles:

  • Todas as falsificações na limpeza e preparação da amostra (bastante insignificante).
  • Todas as falsificações desde a criação da amostra até a descoberta hoje.
    • Dos sais dissolvidos na água , a dolomita precipita nos ossos e não é completamente dissolvida nas temperaturas usuais para a limpeza ácida. Esses carbonatos foram dissolvidos na água de antemão como carbonatos de hidrogênio com dióxido de carbono da atmosfera. Amostras de ossos muito antigas (com mais de 20 mil anos) são frequentemente medidas muito jovens.
  • Todos os desvios na idade do carbono da amostra em relação à idade da camada a serem determinados.
  • Todas as flutuações puramente estatísticas entre amostras aparentemente idênticas do mesmo contexto de localização.
  • Todos os desvios da concentração de 14 C do material da amostra em relação ao ar ambiente durante a vida útil.

Consideração da situação de localização

O método 14 C mede o momento em que o carbono foi removido da atmosfera ou da água. Este não é necessariamente o momento em que a camada arqueológica foi depositada. Para a datação correta, deve-se estabelecer a conexão entre o término do sistema isotópico de carbono na amostra do meio ambiente e o evento histórico a ser datado . Por exemplo, um carvalho pode atingir vários séculos de idade. O exame de 14 C de um objeto de seu cerne central não mede o momento em que a árvore foi derrubada, mas sim uma idade superior. Aqui, a dendrocronologia pode fornecer valores comparativos confiáveis. Ao datar os restos de partes de plantas de vida curta , como sementes de plantas , esse problema não desempenha um papel em comparação com a ordem de magnitude da precisão da medição.

Meia-vida de Libby e Cambridge

A equipe de Libby usou meia-vida de anos no desenvolvimento da datação por radiocarbono por 14 C , após avaliar todos os resultados de medição disponíveis na época. Medições posteriores revisaram esse valor para anos em 1962 . Medições adicionais confirmaram este valor com uma precisão ainda melhor, de modo que a partir de 1990 um período de decaimento de anos foi recomendado.

Como toda uma série de resultados de datação já havia sido publicada, concordou-se em continuar a usar o valor usado primeiro ("meia-vida de Libby") e, em seguida, designar o resultado como a " idade convencional de 14 C" devido à comparabilidade de resultados de namoro . Comparado com o uso do valor revisado (“meia-vida de Cambridge”), o resultado é apenas um fator de 1,026. Quando se trata de determinar as datas do calendário, isso é naturalmente levado em consideração, junto com as outras correções que ainda são necessárias.

Variações na razão atmosférica de 14 C / 12 C ao longo do tempo

Flutuações naturais

Flutuações temporais naturais na razão 14 C / 12 C foram demonstradas pela primeira vez em 1958 por Hessel de Vries , que mostrou que a razão 14 C / 12 C mudou cerca de 2% entre os séculos XVI e XIX. Principalmente três fatores desempenham um papel importante para as flutuações naturais.

Flutuações no número de manchas solares ao longo do tempo
  • Por um lado, existe a modulação da radiação cósmica pela atividade solar , que influencia a taxa de produção e causa flutuações de curto prazo, também conhecidas como efeito wiggle ou efeito DeVries .
  • Além disso, a taxa de produção de 14 C também é influenciada por uma mudança no campo dipolar geomagnético em um fator de até três. Isso desempenha um papel em escalas de tempo superiores a cem anos.
  • Além disso, a troca de carbono entre vários reservatórios de carbono terrestre e a atmosfera contribui para a flutuação da razão 14 C / 12 C atmosférica .

Além disso, eventos singulares, como perto de explosões de supernovas, às vezes são discutidos.

Por meio de medições que levaram ao estabelecimento da curva de calibração INTCAL98 , mas também por meio de algumas medições que remontam ao tempo, que se baseiam, por exemplo, em testemunhos de sedimentos marítimos da bacia de Cariaco (ao largo da costa norte da Venezuela ) , o desvio de 14 C / 12 C agora pode ser encontrado -Ratio do valor de hoje pode ser rastreado até 48.000 anos. Isso mostra que, além das flutuações de curto prazo, um aumento geral de 14 C (= desvio da relação 14 C / 12 C de hoje em por mil) para valores acima de 800 por mil (dados de Cariaco) em um tempo cerca de 40.000 anos atrás BP pode ser alcançado, o que corresponde a uma diferença entre a idade do radiocarbono e a idade do calendário de cerca de 5000 anos. Entre 40.000 e 42.000 anos AP, o 14 C cai abruptamente para os valores atuais e flutua entre cerca de 0 e −200 por mil no período entre 42.000 anos e 50.000 anos AP. Além do pico de 40.000 anos atrás, existem picos menores há 34.000, 29.000 anos e 17.000 anos atrás BP. Outros conjuntos de dados (sedimentos do Lago Suigetsu , Bahamas Speleothem ) mostram as mesmas estruturas, mas mostram deslocamentos para tempos de 25.000 anos atrás em comparação com os dados do núcleo de perfuração Cariaco , que, quando convertidos em anos de radiocarbono, são aproximadamente da ordem de magnitude 1000 anos atrás.

A comparação desses dados com as taxas de produção calculadas, que incluíam mudanças publicadas no campo geomagnético ao longo do período correspondente, mostra que as mudanças de longo prazo e os picos encontrados geralmente podem ser bem explicados por mudanças no campo magnético terrestre, com redução de carbono afunda durante os períodos de congelamento e outros. As mudanças no ciclo do carbono parecem desempenhar um papel. Os picos de 34.000 anos atrás e 40.000 anos atrás coincidem bem com os picos dos radionuclídeos 36 Cl e 10 Be , que foram detectados em núcleos de gelo . Para flutuações de curto prazo, uma correlação com a atividade solar e a temperatura do hemisfério norte pode ser demonstrada. As taxas de produção de 14 C são mais baixas quando a atividade solar ( manchas solares ) é alta.

Efeito doce

O efeito Suess tem o nome de Hans E. Suess (1909–1993) e descreve a influência da industrialização no teor de 14 C na atmosfera. Com o início da industrialização há cerca de 150 anos, os combustíveis fósseis, como petróleo bruto e carvão, passaram a ser cada vez mais utilizados. Essas substâncias não contêm mais 14 C detectável porque têm muito mais idade do que aproximadamente 10 meias-vidas (aproximadamente 60.000 anos). Isso pode simular que a amostra examinada é muito antiga, pois quando os combustíveis fósseis são queimados , apenas 12 C e 13 C (não radioativos) são liberados e diluem a quantidade de 14 C radioativo na atmosfera. A diluição do 14 C na atmosfera leva a uma redução do valor inicial de 14 C nos organismos, que deve ser levado em consideração na determinação da idade de 14 C.

Efeito nuclear

14 C na atmosfera.

O uso e testes atmosféricos de armas nucleares entre 1945 e 1963 aumentaram muito a quantidade de 14 C na atmosfera. Até o momento, a relação 14 C / 12 C não caiu para o valor que tinha antes de 1945. Existem amostras de referência para cada ano e, devido à grande variação, as amostras podem ser datadas em até ± 1 ano.

A massiva geração local de 14 C na atmosfera causada pelos testes de armas nucleares poderia ser usada para investigar precisamente o comportamento temporal e, acima de tudo, o processo de transporte espacial do 14 C. Isso confirmou que o 14 C na atmosfera foi homogeneizado em todo o mundo em um curto período de tempo . Assim, um resultado de pesquisa anterior de Ernest C. Anderson sobre a homogeneidade espacial do 14 C na atmosfera foi confirmado. Esta homogeneidade é um pré-requisito importante para a calibração e a aplicação do 14 método C.

Correções para a medição

Fracionamento

Como os isótopos 12 C, 13 C e 14 C têm pesos diferentes, eles são movidos ou liberados de forma ligeiramente diferente durante os processos de transporte e reações químicas ( fracionamento do isótopo ), de modo que sua proporção de mistura muda. Na fotossíntese z. B. Isso reduz a proporção de 14 C a 12 C na planta em comparação com o ar. O mesmo se aplica à proporção de 13 C a 12 C, embora o efeito aqui seja apenas a metade. Devido à alta proporção de 13 C no carbono total de aproximadamente 1%, este efeito pode ser medido com relativa facilidade a 13 C, de modo que o efeito do 14 C pode então ser calculado e levado em consideração ao determinar a idade.

Existe uma diferença importante no fracionamento de isótopos , por exemplo, entre plantas C3 e plantas C4 . A relação 13 C / 12 C também pode fornecer informações importantes sobre nutrição baseada em ossos, por exemplo.

Efeito de reservatório e efeito de água dura

Em certos casos, a concentração inicial do objeto a ser datado não é a da atmosfera, mas a de outro reservatório de carbono maior. O ácido carbônico dissolvido usado até o momento das águas subterrâneas, por exemplo, é composto de carbonato do subsolo, que se formou há muito tempo, ou seja, é livre de 14 C e o dióxido de carbono é formado pela decomposição de material vegetal no solo. Se isso não for incluído no cálculo da idade, idades muito grandes serão determinadas (erro de água dura). Os peixes recém-pescados na Antártica também teriam a data de 14 C há várias centenas de anos , se não se levasse em conta que eles absorvem o carbono da água que se forma em massas de gelo muito antigas por meio da cadeia alimentar.

contaminação

Uma correção adicional pode ser necessária se a amostra medida tiver sido contaminada por uma substância com uma idade de radiocarbono diferente e essa contaminação não puder ser completamente removida pelos procedimentos de limpeza durante a preparação da amostra. Dependendo da extensão da contaminação, a idade do radiocarbono medida fica entre a idade da amostra e a idade do radiocarbono da substância contaminante . Se a extensão da contaminação for conhecida, a seguinte fórmula se aplica à mudança da idade medida do radiocarbono para a idade real da amostra:

são a contaminação em%, a idade do radiocarbono da contaminação ou a idade da amostra.

Se houver suspeita de contaminação, mas a extensão exata não for conhecida, uma amostra pode ser dividida em várias subamostras e diferentes procedimentos de limpeza química podem ser realizados em cada subamostra. Como regra, isso faz com que o material da amostra real e a contaminação possivelmente existente sejam atacados em diferentes graus e a proporção dos dois mudando de forma diferente nas subamostras individuais. Uma contaminação que falsifica visivelmente a idade é então perceptível nas datas fortemente divergentes das amostras parciais. Isso pode servir como um critério para inferir a confiabilidade de uma idade de radiocarbono.

calibração

A data bruta obtida como resultado de medição de um laboratório convencional de 14 C ou AMS com o desvio padrão associado sempre se refere ao ano 1950, mas isso não inclui um valor de calendário porque é baseado em uma taxa de formação constante de 14 C que não correspondem à realidade . No final da década de 1950, os cientistas descobriram que a produção de isótopos 14 C e, portanto, o conteúdo de 14 C da atmosfera estava e está sujeito a flutuações consideráveis ao longo da história da Terra , o que se deve a ciclos de curto e longo prazo da atividade solar e flutuações no campo magnético da Terra causadas. A denominação incorreta "BP", comum para esses dados brutos referentes a 1950, pode levar a mal-entendidos por causa da tradução óbvia "antes de hoje".

Porque, pelas razões apresentadas, os dados brutos de 14 C podem levar a desvios de até vários milhares de anos solares e, portanto, devem ser corrigidos. Esta conversão dos dados brutos de 14 C é conhecida como calibração e é especificada na literatura em inglês como calBP . Para uma conversão posterior em nosso cálculo de tempo geral para comparações cientificamente inequívocas, especialmente em arqueologia e pré - história , os anos 1950 devem ser subtraídos da informação calibrada e adicionado cal. v. Chr. São claramente identificados (em inglês "calBC" para antes de Cristo ou "AEC" para antes da Era Comum ) são usados. Cada um desses detalhes inclui a indicação de dispersão e seu tamanho (1 ou 2 σ), que muitas vezes já está incluído, com o limite mais velho e mais jovem sendo indicado, por exemplo, B. "5555-5247 cal. v. Chr. "

O status atual foi publicado em 2013 e incorporado ao programa inglês “OxCal”. A versão 4.4 estará disponível em 2020.

O Cologne programa "CALPAL" foi exemplar, clara e fácil de usar, mas, aparentemente, manteve-se inalterada a partir de 2007.

Outro programa está disponível no Quaternary Isotope Lab da University of Washington .

A calibração de dados arqueológicos individuais> 26.000 PA até cerca de 50.000 PA ainda é controversa, uma vez que as curvas de calibração fornecem apenas um valor médio do desvio em relação aos anos solares, que pode ser muito maior em casos individuais. No caso da curva INTCAL13, apenas o intervalo de tempo até 12.594 cal BP, obtido por meio da dendrocronologia, é considerado um intervalo de alta resolução em anos civis .

Calibração por curvas dendro

No início dos anos 1960, as primeiras curvas de calibração foram criadas com base na dendrocronologia de árvores particularmente longevas , como o pinheiro bristlecone e a sequóia gigante . Nesse ínterim, o sistema de dendrocronologia poderia ser estendido a muitas partes do mundo. A cronologia de Bristlecone-Pines remonta a mais de 9.000 anos. O calendário anual de anéis de Hohenheim remonta completamente ao ano 10 461 aC. De volta ao Younger Dryas (2004). A curva do Mediterrâneo Oriental cobre o período até 1800 aC. Chr.

Curva de calibração
Dependência entre a idade do radiocarbono (Yr = tempo em anos) e a idade do dendro (idade do calendário) - idade determinada pela dendrocronologia - nos últimos doze milênios de acordo com Stuiver (1998)

O B.P. de 14 C (“convencional”) (antes = antes, presente = padronizado para 1950) incluindo os resultados de incerteza padrão associados dos dados de laboratório . A partir disso, com o auxílio do procedimento de calibração descrito, a idade do calendário calibrado em cal B.P. pode ser determinada com informações adicionais sobre a propagação, a partir do qual o período de tempo do calendário v. BC (BC) ou AD (AD = Anno Domini ).

Se a curva de calibração for plana em uma seção mais longa (fala-se então de um platô), isso significa que ossos ou carvão , cuja origem tem várias centenas de anos de diferença, têm a mesma idade convencional de 14 C. Este é o caso, por exemplo, com o platô da banda de cerâmica entre 5500 e 5200 aC cal, depois novamente nas áreas 3100-2900, 2850-2650 e 2600-2480 aC ( planalto neolítico final ).

Nesse ínterim, as flutuações na curva de calibração também são usadas para especificar datas 14 C, por ex. B. através do "wiggle-matching" desenvolvido por Bernhard Weninger da Universidade de Colônia . Isso é possível se houver dados precisos disponíveis, cuja sequência relativa foi comprovada por fontes independentes, como a estratigrafia de um sítio arqueológico. Isso permite que seja tomada uma decisão sobre em qual seção da curva de calibração esses dados se ajustam melhor.

Calibração com varves

A calibração por meio da cronologia varven (datação do tom da banda) está desempenhando um papel cada vez mais importante, pois permite que a gama de alta resolução de eventos de crescimento anual seja expandida muito além dos arquivos de dados de anéis de árvores. A cronologia varven publicada em 2012 no Lago Suigetsu, Japão, remonta a 53.000 anos, tornando-o o mais longo arquivo conhecido de sedimentos aquecidos de lagos até hoje . A calibração significativamente melhorada de dados com mais de 11.200 14 anos C foi publicada pela primeira vez na mesma edição da Science .

História da pesquisa

A possibilidade de datação pela medição de 14 C foi mostrada pela primeira vez em 1949 pela "Curva de Conhecidos" publicada por J. R. Arnold e W. F. Libby, em que a idade das amostras conhecidas mostra a dependência inversa do conteúdo de 14 C na idade de cada Amostra. foi mostrado. Até então, o foco principal era em problemas metrológicos , em particular a diferenciação do sinal relativamente fraco do decaimento radioativo de 14 C do sinal de fundo de radioatividade ambiente .

No período que se seguiu, alguns pré-requisitos para uma datação confiável por meio de datação por radiocarbono foram verificados. A suposição pode ser confirmada que a razão 14 C / 12 C na atmosfera global é espacialmente suficientemente homogênea ou, no pior caso, leva a desvios locais que estão na ordem de magnitude da outra precisão de medição da datação por radiocarbono. O mais tardar com o trabalho de Suess e deVries, entretanto, tornou-se claro que a relação 14 C / 12 C está sujeita a flutuações ao longo do tempo, que devem ser levadas em consideração para uma datação precisa por radiocarbono.

Essa descoberta levou ao desenvolvimento de curvas de calibração a partir do início da década de 1960, inicialmente baseadas em dendrocronologias de sequóias gigantes e pinheiros bristlecone de vida longa . As curvas de calibração de precisão subsequentes foram estabelecidas com a ajuda de dendrocronologias de árvores de vida curta, como o calendário de anéis de árvores de Hohenheim . Além da dendrocronologia, outros métodos independentes (medições em corais , núcleos de gelo, camadas de sedimentos , estalagmites ) foram posteriormente cada vez mais usados para verificar e estender as curvas de calibração com base na dendrocronologia. Isso levou à curva de calibração INTCAL04 publicada em 2004, que remonta a 26.000 BP.

Outro marco foi o uso da espectrometria de massa do acelerador (AMS) para datação por radiocarbono por Harry Gove em 1977. Isso permitiu que a datação por radiocarbono fosse realizada em quantidades de amostra muito menores do que com o método do tubo contador.

Em agosto de 2020, curvas de calibração atualizadas para o continente e os oceanos foram publicadas na revista Radiocarbon .

Curiosidades

O método do radiocarbono também é usado para medir as rotas de transporte e os mecanismos de transporte dos constituintes das plantas. Para isso, as plantas são fumigadas com CO 2 , que foi obtido da perfuração de petróleo bruto, gás natural ou gás natural e, portanto, não contém mais nenhuma quantidade detectável do isótopo 14 C. A razão isotópica serve então como um indicador, semelhante a um traçador . No decurso da fotossíntese das plantas assim construir ingredientes, que são analisados por espectrometria de cintilação nos diferentes partes da planta (de modo que pode reduzir as faixas do que quando medido por CO 2 - sensores são detectados). Por exemplo, exsudados de plantas e seus efeitos na respiração das raízes e do solo foram determinados.

literatura

Livros

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