Radyokarbon tarihleme yöntemi veya Karbon-14 yaş tayini insanlığın son 50.000 yılına dair anlayışımızı kökten değiştirdi. Profesör Willard Libby 1949'da radyokarbon tarihlemeyi icat etti ve çabaları için Nobel Ödülü'ne layık görüldü. 50.000 yıldan genç fosiller üzerinde kullanılabilen radyokarbon tarihlemede karbonun üç farklı izotopu karşılaştırılıyor. Bir elementin izotoplarındaki çekirdekte aynı sayıda proton ancak farklı sayıda nötron vardır. Yani kimyasal olarak oldukça benzerlerdir ancak kütleleri farklıdır. Yaş tayini burada devreye giriyor.
Radyokarbon Tarihleme Yöntemi
Bir izotopun toplam kütlesi sayısal üst simge ile gösterilir. Hafif izotoplardan olan 12C ve 13C kararlıyken, en ağır izotop olan 14C (radyokarbon) radyoaktiftir yani çekirdeği o kadar büyük ki kararsızdır.
14C karbon elementinin çoğu atmosferde üretiliyor. Güneş ışınları havadaki molekülün çekirdeğindeki nötronu yerinden koparır. Nötronlar 14N (azot) ile çarpışarak 14C meydana getirir. Oksijenle (O2) etkileşime giren 14C oksitlenir ve 14CO2 oluşur. 14CO2 atmosfer tarafından dağıtılarak 12CO2 ve 13CO2 ile karışır.
Bu CO2 bitkiler tarafından fotosentezde kullanılıyor ve oradan da besin zincirine geçiyor. Bu zincirdeki her yaşayan bitki ve hayvan daima aynı 12C ve 14C oranına (1,3 x 10-12) sahip olur. Çünkü atmosfer de yaklaşık bu orana sahip. Buna 14C:12C oranı deniliyor. Ancak ölümle işler değişir.
Tarihin Tespit Edilmesi
Canlı bir kez öldüğünde dokusu artık yenilenmez ve 14C'nin radyoaktif bozunması belirginleşmeye başlar. Yaklaşık 55.000 yıl geçtiğinde 14C o kadar çürüyor ki artık ölçülemez hale gelir. Radyoaktif bozunma, fiziksel (sıcaklık gibi) ve kimyasal (su içeriği gibi) koşullardan etkilenmediğinden "saat" gibi kullanılabilir. Örneğin, 5.730 yılda numunedeki 14C'nin yarısı bozunuyor.
Dolayısıyla bir canlının ölüm anındaki 14C:12C oranı ile bugünkü oranını bilirseniz ne kadar zaman geçtiğini bulabilirsiniz. Ne yazık ki bunları kesin olarak belirlemek kolay değil.
Atmosferdeki ve dolayısıyla bitki ve hayvanlardaki 14C miktarı her zaman sabit değildi. Bu miktar Dünya'ya ne kadar kozmik ışının ulaştığına göre değişir. Güneş aktiviteleri ve Dünya'nın manyetik alanı geçen ışığı etkiler.
Neyse ki yaş tayinine izin veren başka unsurlar var ve bu dalgalanmaları ölçmeyi sağlıyor. Tıpkı ağaç halkalarını saymak ve radyokarbon içeriğini ölçmek gibi. Toplanan kayıtlardan "kalibrasyon eğrisi" oluşturulur.
Şu anda kalibrasyon eğrisini genişletmeyi ve iyileştirmeyi amaçlayan pek çok çalışma var. 2008'de radyokarbon tarihleri ancak 26.000 yıla kadar kalibre edilebilirken eğri şimdilerde 50.000 yıla uzanıyor.
Tahmin edebileceğiniz gibi karbon-14 tarihlemesi dinozor kemikleri üzerinde işe yaramaz. Karbon-14'ün yarı ömrü 5.730 yıl olduğundan karbon-14 tarihlemesi yalnızca 50.000 yaşından küçük numunelerde etkili.
Tarihlemede İlerlemeler
Bu durum nedeniyle radyokarbon tarihleri iki şekilde sunuluyor. Tarih kalibre edilmemişse BP birimiyle verilir (1950'den önceki radyokarbon yılları).
Kalibre edilen tarihse MÖ veya MS ya da calBP birimiyle (bugünden önce kalibre edilmiş–1950'den önce) sunuluyor. Kalibre edilmiş tarihin canlının gerçek yaşına dair en iyi sonuç olduğu söylenebilir. Kalibrasyon eğrisi sürekli güncellendiğinden bazen eski tarihlere geri dönmek ve bunları yeniden kalibre etmek gerekir.
İkinci zorluk 14C'nin son derece düşük bolluğundan geliyor. Günümüz atmosferinde karbonun yalnızca %0,0000000001'i 14C'dir. Bu yüzden ölçülmesi inanılmaz derecede zordur ve kirlenmeye karşı aşırı hassastır.
Radyokarbon tarihlemenin ilk yıllarında bir numunenin bozunması ölçülürdü ve çok büyük numune almayı gerektirirdi (örneğin, insan uyluk kemiğinin yarısı). Artık birçok laboratuvar bir numunedeki tüm 14C atomlarını saymak için farklı izotopların varlığını tespit edip ölçen Hızlandırıcı Kütle Spektrometresi (AMS) makinesini kullanıyor.
Bu yöntem 1 gramdan daha az kemik gerektirir, ancak bir veya iki AMS'yi bile karşılayabilen çok az ülke var. Zira 370.000 $'dan pahalılar. Örneğin, Avustralya'nın radyokarbon analizine ayrılmış iki makinesi var ve Türkiye gibi dar gelirli ülkeler için bunlar ulaşılamaz makinelerdir.
Ek olarak, bir numunenin tarihinin belirlenmesi için yapıştırıcı ve toprak gibi karbon kirlenmeleri iyice temizlenerek giderilmelidir. Özellikle çok eski numuneler için önemlidir. 50.000 yıllık bir numunedeki karbonun %1'i bile modern bir kirletici kaynaktan gelirse, numune yaklaşık 40.000 yıl öncesine tarihlenir.
Radyokarbon kimyagerleri, numuneleri daha etkili şekilde temizlemek için sürekli olarak yeni yöntemler geliştiriyor. Bu yeni tekniklerin kronolojiler üzerinde önemli etkisi olabiliyor. ABox-SC adlı yeni bir kömür temizleme yönteminin geliştirilmesiyle Michael Bird, ilk insanların Avustralya'ya varış tarihi için 10.000 yıldan daha öncesine işaret etmeye başladı.
Karbon Yaş Tayininin Önemi
Tekniklerden uzaklaşırsak, radyokarbonla ilgili en heyecan verici şey, geçmişimiz ve içinde yaşadığımız dünya hakkında ortaya koyduğu şeyler oluyor. Radyokarbon tarihleme, arkeologların bulgularını yazılı kayıtlara veya madeni paralara ihtiyaç duymadan kronolojik sıraya koymasını sağlayan ilk yöntemdir.
İnanılmaz derecede sabırlı ve dikkatli arkeologlar 19. yüzyılda ve 20. yüzyılın başlarında farklı coğrafi bölgelerdeki çanak çömlek ve taş aletleri şekil ve desen benzerliklerine göre ilişkilendirirdi. Daha sonra, nesnelerin stillerinin evrildiği ve zamanla daha ayrıntılı hale geldiği yaklaşımıyla onları sıraya koydu – bu teknik serileme olarak adlandırılıyor.
Örneğin, Yunanistan'daki büyük kubbeli mezarların (tholos veya arı kovanı mezarı olarak bilinir), İskoç Maeshowe Adası'ndaki benzer yapılardan önce geldiği düşünülüyordu. Bu düşünce, Yunanistan ve Roma'nın klasik dünyadaki tüm yeniliklerin merkezinde olduğu fikrini destekliyordu.
Ancak yapılan radyokarbon tarihlemeler İskoç mezarların Yunanistan'dakinden binlerce yıl eski olduğunu göstermiştir. Kuzeyin barbarları da klasik dünyadakilere benzer karmaşık yapılar tasarlama yeteneğine sahipti.
Diğer dikkat çeken projeler arasında Torino Kefeni'nin orta çağ dönemine tarihlenmesi, Ölü Deniz Parşömenleri'nin İsa dönemine tarihlenmesi ve Chauvet Mağarası'ndaki muhteşem kaya sanatının yaklaşık 38.000 yıl geriye, beklenenden binlerce yıl önceye tarihlenmesi var.
Radyokarbon tarihleme aynı zamanda yünlü mamutun neslinin ne zaman tükendiğini tarihlendirmede kullanıldı ve modern insanların gerçekten Neandertal ile tanıştığı düşüncesine katkıda bulundu.
14C sadece tarihlemede kullanılmıyor. 14C içeriğini ölçmede kullanılan aynı teknikler okyanus sirkülasyonunu incelemeyi veya ilaçların vücuttaki hareketini takip etmeyi sağlar.
Radyokarbon Tarihleme Hakkında Sık Sorulanlar
Radyokarbon tarihleme nasıl çalışır?
Karbon-14 tarihlemesi, karbon-14'ün Dünya atmosferinde sürekli olarak üretildiği ve canlı organizmalara dahil edildiği gerçeğine dayanır. Bir organizma öldüğünde, vücudundaki karbon-14 miktarı radyoaktif bozunma yoluyla azalmaya başlar. Bilim insanları organik bir örnekte kalan karbon-14 miktarını ölçerek ve bunu atmosferde bulunan ilk karbon-14 miktarıyla karşılaştırarak örneğin yaklaşık yaşını belirleyebilirler.
Radyokarbon tarihleme ile ne tür malzemeler tarihlendirilebilir?
Radyokarbon tarihleme kemik, kabuk, odun kömürü ve bitki kalıntıları gibi organik materyalleri tarihlemek için kullanılabilir. Ancak, karbon-14'ün yarı ömrü yaklaşık 5.700 yıl olduğundan, numunenin 50.000 yıldan daha eski olması gerekir.
Radyokarbon tarihlemenin sınırlamaları nelerdir?
Radyokarbon tarihlendirme yalnızca organik materyallerin tarihlendirilmesinde kullanılabilir ve kayaların veya minerallerin tarihlendirilmesinde kullanışlı değildir. Yöntem ayrıca kirlenme gibi çevresel faktörlerden de etkilenebilir ve bu da doğru tarihlerin elde edilmesini zorlaştırabilir.
Radyokarbon tarihlemenin kullanım alanları nelerdir?
Radyokarbon tarihleme, arkeolojik eserlerin yaşını belirlemek, geçmiş iklim değişikliğini incelemek ve Ölü Deniz Parşömenlerinin yaşı gibi tarihi olayları tarihlendirmek için kullanılmıştır.
Karbon-14 tarihlemesi geçmiş iklim koşulları için nasıl kullanılabilir?
Bilim insanları, ağaç halkaları veya buz çekirdekleri gibi organik materyalleri tarihlendirerek geçmiş iklim koşullarını yeniden yapılandırabilir ve Dünya'nın iklim sistemindeki uzun vadeli değişiklikleri analiz edebilir. Karbon-14 tarihlemesi, geçmiş ekosistemler ve iklim değişikliğinin tür popülasyonları üzerindeki etkileri hakkında fikir verebilecek eski hayvan kalıntılarını tarihlemek için de kullanılabilir.
Kaynaklar:
