استخدام الكربون كوسيلة للتأريخ

تُعرف تقنية التأريخ بالكربون، أو ما يُعرف أيضًا بالتأريخ بالكربون 14 أو الكربون المشع، بأنها وسيلة تُستخدم لتقدير أعمار المواد التي تحتوي على الكربون من خلال تحليل نسبة الكربون 14. تم اكتشافها من قِبل الفيزيائي الأمريكي ويلارد إف ليبي في عام 1946، وتعتمد هذه الطريقة على تفاعل النيوترونات مع النيتروجين 14.

عادةً ما يُستخدم التأريخ بالكربون لتحديد أعمار الحفريات والعينات الأثرية التي تعود لفترات تتراوح بين 500 إلى 50,000 عام. يستفيد من هذه التقنية بشكل كبير علماء الجيولوجيا وعلماء الأنثروبولوجيا وعلماء الآثار، إضافة إلى باحثين في مجالات متعلقة بالعصر البليستوسيني.

المواد القابلة للتأريخ بالكربون

رغم أن التأريخ بالكربون لا ينطبق على جميع المواد، إلا أنه يُستخدم بشكل فعال لتأريخ مجموعة واسعة من المواد العضوية مثل الفحم، الخشب، العظام، والأصداف. أيضًا، يمكن تطبيق هذه التقنية على بعض المواد غير العضوية، مثل معدن الأراجونيت الذي يتواجد في القشرة الأرضية حيث يمتص كميات من الكربون 14 في حالة توازن مع الغلاف الجوي.

لقد تم استخدام تقنية التأريخ بالكربون لتقدير أعمار العديد من المواد، بما في ذلك: الفحم، الآثارات الخشبية، بذور، عظام، أصداف، جلد، جفت، ورق، تربة، شعر، فخار، أقمشة، مخطوطات، راتنج، مياه، حبوب لقاح، لوحات جدارية، وشعاب مرجانية، بالإضافة إلى بقايا الدم وطين البحيرات وغيرها من المواد.

كيفية عمل تقنية التأريخ بالكربون

تُعتمد تقنية التأريخ بالكربون على قياس نسبة نظيري الكربون 14 والكربون 12 في العينة. حيث أن الغالبية العظمى من الكربون في الطبيعة يتكون من النظير 12، بينما يشكل الكربون 14 نسبة ضئيلة وهو نظير غير مستقر يتحلل بمرور الوقت إلى الكربون 12. يتم التحليل بناءً على معدلات الانشطار الثابتة لهذا النظير.

تتلقى الأرض باستمرار أشعة كونية تحتوي على جزيئات عالية الطاقة، مما يؤدي إلى انتاج الكربون 14 عند تفاعل هذه الأشعة مع الغلاف الجوي. ومع تواصل وصول هذه الأشعة بمعدل ثابت، يبقى معدل النسبة بين الكربون 14 و12 شبه ثابت في الغلاف الجوي.

تستخدم الكائنات الحية المصنعة للغذاء، مثل النباتات والطحالب، الكربون المأخوذ من الغلاف الجوي في عملية البناء الضوئي. لذا، تحمل هذه الكائنات نفس النسب الموجودة في الجو، والتي تُنقل بدورها إلى الكائنات الأخرى في السلسلة الغذائية بما في ذلك الكائنات الموجودة في قمة السلسلة الغذائية مثل أسماك القرش.

ومع ذلك، عندما يتوقف تبادل الغاز بين الكائن الحي والجو، سواء بسبب وفاة الكائن أو غيرها من الأسباب، تبدأ نسبة الكربون 14 في الانخفاض، حيث ينشطر النظير 14 تاركًا الكربون 12 بمعدل ثابت. يعتمد العلماء على هذا المعدل لتحديد أعمار العينات المدروسة.