Den stigning i fossile brændstoffer kunne afslutte radiocarbon-dating

I årtier har udøvere af radiocarbondatering udnyttet et signal kaldet "sølvforingen" af atomvåbenforsøg udført i 1950'erne. Da eksplosionsrester kom i luften, kom partikler af radioaktivt kulstof-14 ind i atmosfæren. Dette nedfald skabte den såkaldte bombepuls. Den atmosfæriske kulstof-14-koncentration steg i løbet af 1950'erne og begyndelsen af ​​1960'erne, efterfulgt af et gradvist fald efter traktaten om begrænset testforbud blev underskrevet i 1963.

Resultatet er et markant blip i kulstof-14-kurven, som har været en velsignelse for området for radiocarbondatering. Men disse metoder blev sat i fare i 2021, da kuldioxid (CO2)-emissioner fra forbrænding af fossile brændstoffer underskred signalet. Derfor kan forskere blive nødt til at stole på nye eller supplerende metoder for at datere organiske materialer.

Carbons atomur

Radiocarbon-datering udnytter det faktum, at kulstof forekommer i flere former, hvoraf kulstof-12 er den mest udbredte. Langt mindre almindelig er den radioaktive isotop kulstof-14. Kulstof-14 dannes, når kosmisk stråling kolliderer med atmosfæren. Isotopen daler derefter ned til Jordens overflade, hvor den inkorporeres i planter og andet organisk stof.

I det øjeblik en organisme dør, begynder et radioaktivt ur at tikke. Kulstof-14-atomer henfalder over tid, hvilket reducerer koncentrationen af ​​radioaktivt kulstof i vævet. Ved at måle mængderne af begge isotoper kan forskere bestemme en prøves dødsdato. Jo mindre koncentrationen af ​​kulstof-14 er, jo ældre er prøven.

Radiocarbon-datering kan anvendes på prøver så gamle som 50.000 år. Metoden mister dog præcision, når man sonderer ind i den fjerne fortid, med resultater, der ofte tyder på flere mulige aldre eller inkluderer store usikkerheder. Bombepulsen på den anden side gjorde det muligt at datere de seneste prøver til inden for et til to år, en forbløffende grad af præcision.

"Mens radiocarbondatering almindeligvis er forbundet med arkæologi og genstande fra længere tid i fortiden, var bombepulsen mere relevant for en lang række retsmedicinske scenarier," forklarede Fiona Brock. Hun er tidligere radiocarbon-kemiker ved Oxford University og et nuværende medlem af Cranfield Forensic Institute ved Cranfield University, hvor hun underviser og rådgiver om radiocarbon-datering. Forskere har brugt bombepulsen til at identificere ofre for Koreakrigen, afsløre kunstforfalskninger og opsnuse falske vine og whiskyer.

Radiocarbon er faldende

Ironisk nok bliver denne uventede fordel ved menneskelig indblanding i miljøet offer for en anden form for indblanding:afbrænding af fossile brændstoffer. Fossile brændstoffer består af organisk materiale, der er millioner af år gammelt - gammelt nok til, at alt dets kulstof-14 er henfaldet. De gasser, der frigives under forbrænding af fossile brændstoffer, reducerer således kulstof-14-koncentrationen i atmosfæren. Udbredt brug af fossile brændstoffer er delvist ansvarlig for den hurtige nedtrapning af bombepulsen efter 1963.

I 2021 faldt den atmosfæriske koncentration af kulstof-14 under præbombeværdierne for første gang siden 1950'erne. Det betyder, at organisk væv, der dannes i dag, har samme kulstof-14-koncentration som en prøve fra 1955 - en problematisk effekt for forskere, der forsøger at skelne prøver med disse aldre.

Efterhånden som vi fortsætter med at afbrænde fossile brændstoffer, vil problemet forværres. 30 år fra i dag vil nyproduceret organisk materiale have samme kulstof-14-koncentration som en prøve fra 1050. Det betyder, at radiocarbondatering ikke vil være i stand til at skelne mellem en vikingetunika og en T-shirt, der er frisk fra stativerne i 2050.

Tabet af bombepulsen påvirker både forskning og retsmedicinske anvendelser. For eksempel kan "gode falsknere få mest muligt ud af situationen, hvor en moderne maling har samme potentielle dato som et historisk kunstværk, eller i det mindste manipulere situationen for at skabe tilstrækkelig tvivl om, hvorvidt noget er ægte eller falsk," siger Brock .

Redning af radiocarbon

Bombeimpulsen var dømt til at forsvinde til sidst, da kulstof-14 blev inkorporeret i havet eller henfaldt, men afbrænding af fossilt brændstof har fremskyndet dens død. Tabet af bombepulsen betyder dog ikke enden på radiocarbon-datering. Andre teknikker kan supplere radiocarbondata.

En sådan løsning bruger kulstof-13, en anden stabil isotop af kulstof. Ligesom sin radioaktive søskende er kulstof-13 knap i fossile brændstoffer, så dens atmosfæriske koncentration falder, når vi brænder kul, olie eller gas. Ved at måle kulstof-13 sammen med kulstof-14 kan forskere afgøre, om en prøve er før eller efter den industrielle revolution. Alternativt kan radioaktivt cæsium-137 frigivet under bombetests identificere prøver dannet efter 1963.

Peter Köhler, en fysiker ved Alfred Wegener Instituttet i Tyskland, som studerer kulstofisotoper og klimafølsomhed, mener, at radiocarbondatering fortsat vil blive meget brugt.

"Man skal bruge sin sunde fornuft," siger Köhler. "Prøver måles i en kontekst, og det burde give tilstrækkelig information, hvis der er fare for at blande moderne og antikke."

Caroline Hasler er videnskabsforfatter for Eos. Hun er uddannet fra ETH Zürich og læser i øjeblikket til sin ph.d. ved University of California i Berkeley.

Denne artikel er genudgivet fra Eos under en Creative Commons-licens. Du kan finde oprindelig artikel her .