Miten radiohiilen ”kello”toimii?
Hiilellä on ainutlaatuisia elämälle välttämättömiä ominaisuuksia. Tunnemme sen mustana aineena hiiltyneessä puussa, timantteina ja grafiittina ”lyijy”kynissä. Hiili esiintyy useina muotoina eli isotooppeina. Harvinaista muotoa, jonka atomi on 14 kertaa vetyatomin painoinen, hiili- 14:ää (l4C) kutsutaan radiohiileksi.
Sitä muodostuu, kun kosminen säteily irrottaa ilmakehän yläosassa neutroneja atomiytimistä. Nopeasti liikkuvat neutronit osuvat tavalliseen typpeen (l4N) alempana ilmakehässä, muuttaen sen I4C:ksi. Toisin kuin tavallinen hiili (12C), l4C on epävakaa ja hajoaa hitaasti takaisin typeksi vapauttaen energiaa. Tämä tekee siitä radioaktiivista.
Miksi radiohiili ei sovellu vuosimiljoonien vuosien ikä-mittaukseen?
Tavallista hiiltä (l2C) on ilmakehän hiilidioksidissa (C02), jota kasvit sitovat. Eläimet taas syövät kasveja. Siksi luu tai puun lehti tai jopa puinen huonekalu sisältää hiiltä. Kun l4C:ää on muodostunut, se yhtyy tavallisen hiilen tavoin happeen hiilidioksidiksi (l4C02) ja niin sitäkin kierrätetään kasvi-ja eläinsoluissa.
Ilmakehän näytteestä voidaan laskea 12C-ja l4C-atomien määräja l4C/12C -suhde. Koska ,14C on niin hyvin sekoittunut l2C:n kanssa, voimme otaksua tämän suhteen olevan sama, otettiinpa näyte sitten puun lehdestä tai ihmiskehosta. Vaikka 14C-atomit muuntuvat elävissä olioissa jatkuvasti takaisin typen l4N-atomeiksi, hiili vaihtuu niissä ympäristön kanssa, joten suhde pysyy samana kuin ilmakehässäkin. Kuitenkin heti kun kasvi tai eläin kuolee, hajoavat 14C-atomit eivät enää korvaudu, joten l4C-pitoisuus kuolleessa eliössä vähenee ajan myötä. Toisin sanoen l4C/12C-suhde pienenee. Näin saadaan ”kello”, joka käynnistyy, kun eliö kuolee (kuva 2).
On selvää, että menetelmä pätee vain eloperäisiin näytteisiin
Sillä ei voida ajoittaa esimerkiksi vulkaanisia kiviaineksia. Puolet radiohiilestä hajoaa takaisin typeksi (l4N) 5 730 ± 40 vuodessa. Tätä kutsutaan ’’puoliintumisajaksi”. Kahden puoliintumisajan (11 460 vuoden) kuluttua radiohiilestä on jäljellä vain neljännes.
Täten jos näytteen 14C -pitoisuus suhteessa 12C -pitoisuuteen on neljännes siitä, mitä se on elävissä eliöissä, sen teoreettinen ikä on 11 460 vuotta. Yli 100 000 vuoden ikäisessä näytteessä ei pitäisi teoriassa enää olla havaittavaa radiohiiltä.
Tästä syystä radiohiiliajoituksella ei voida määrittää miljoonien vuosien pituisia ikiä.
Itse asiassa, jos näyte sisältää l4C:tä, se puhuu vahvasti sen puolesta, että näyte ei ole miljoonien vuosien ikäinen.
Asiat eivät kuitenkaan ole aivan näin yksinkertaisia. Ensinnäkin, kasvit pystyvät erottamaan l4C:ää sisältävän hiilidioksidin. Ne nimittäin ottavat sitä vähemmän kuin olisi odotettavissa ja määrittyvät näin vanhemmiksi kuin todellisuudessa ovat.
Aiheeseen liittyvää
Katso myös fossiilien ajoitusmenetelmät
Missä on helium?
Elävät fossiilit
Ihmisen perimä on monimutkaisin tunnettu järjestelmä
Vanhin löydetty fossiloitunut keskushermosto
DNA-tietopankki muodostuu vain oikeakätisistä molekyyleistä
Radiohiiliajoitus (Wikipedia)