Bilim İnsanları Buluntuların Yaşını Nasıl Anlıyor?

Hassas tarihleme veya bir nesnenin yaşını belirlemek, bize Dünya’nın ne zaman oluştuğunu, geçmiş iklimleri ve insan evrimini anlatabilir.

Hassas tarihleme veya bir nesnenin yaşını belirleme durumu, bize Dünya’nın ne zaman oluştuğunu gösterebilir, geçmiş iklimleri öğrenmemize yardımcı olabilir ve bize insanların ne kadar erken evrimleşmeye başladığını söyleyebilir. Peki bilim insanları bunu nasıl yapıyor?

Uzmanlara göre, radyokarbon tarihleme yöntemi açık ara en yaygın yöntem. Bu yöntem, bir radyoaktif karbon izotopu olan karbon-14’ün veya farklı sayıda nötron içeren bir atom versiyonu miktarlarının ölçülmesini içerir.

(İnsanlar Kürklerini Neden Kaybetti?)

Karbon-14 çevrede her yerde bulunur. İngiltere Oxford Üniversitesi’nde bir arkeolog ve radyokarbon tarihleme uzmanı olan Thomas Higham, atmosferde oluştuktan sonra bitkiler içine çeker, hayvanlar ise dışarı verir diyor. 

Higham, ‘’Canlı olan her şey onu içine alır.’’ diyor. 

En yaygın karbon türü altı nötron içerirken, Karbon-14 iki tane fazladan içerir. Bu durum izotopu, en yaygın karbon formundan daha ağır ve çok daha az kararlı hale getirir. Yani binlerce yılın sonunda, Karbon-14 bozulur. Nötronlarından biri bir protona ve bir elektrona ayrılır. Elektron geçiş yaparken, proton atomun bir parçası olarak kalır. Bir az nötron ve bir fazla proton ile izotop azota doğru bozulma gösterir. 

Canlılar öldüğünde, Karbon-14’ü almayı bırakırlar ve vücutlarında kalan miktar, yavaş bir süreç olan radyoaktif bozulmayı başlatır. Bilim insanları, belirli bir miktardaki Karbon-14’ün yarısının bozulmasının ne kadar sürede gerçekleştiğini biliyorlar (Yarılanma süresi). Bu, organik bir madde parçasının yaşını, içinde kalan Karbon-14’ün Karbon-12’ye oranını ölçerek ve bu miktarı Karbon-14 yarılanma süresi ile karşılaştırarak ölçmelerini sağlar. 

Karbon-14’ün yarılanma ömrü 5.730 yıldır ve bu da onu son 50.000 yıllık tarihi incelemek isteyen bilim insanları için ideal kılar. Higham, ‘’Bu, temelde insanlık tarihinin gerçekten ilginç kısmını kapsıyor. Tarımın kökenleri, medeniyetlerin gelişimi; tüm bunlar radyokarbon döneminde oldu.’’ diyor. 

Pennsylvania Eyalet Üniversitesi Radyokarbon Laboratuvarı’nda yardımcı araştırma profesörü olan Brendon Culleton, bununla birlikte bundan daha eski nesnelerin Karbon-14’lerinin yüzde 99’undan fazlasını kaybettiğini ve tespit edilmesi için çok az şey bıraktığını söylüyor. Daha eski nesneler için, bilim insanları yaş ölçüsü olarak Karbon-14 kullanmıyorlar. Bunun yerine, genellikle çevrede bulunan diğer elementlerin radyoaktif izotoplarına bakıyorlar.

Dünyanın en yaşlı nesneleri için uranyum-toryum-kurşun tarihlemesi en kullanışlı yöntemdir. Higham, ‘’Dünyayı tarihlemek için bunu kullanıyoruz.’’ diyor.

Radyokarbon tarihlemesi yalnızca bir zamanlar canlı olan varlıklar için yararlı olsa da, bilim insanları kayalar gibi nesnelerin yaşını ölçmek için uranyum-toryum-kurşun tarihlemeyi kullanıyorlar. Bu yöntemde bilim insanları, tümü kararlı kurşun formlarına bozunan çeşitli farklı radyoaktif izotopların miktarını ölçüyor. Bu ayrı bozunma zincirleri, Uranyım-238, Uranyum-235 ve Toryum-232’nin parçalanması ile başlar. 

Utah Eyalet Üniversitesi’nden jeolog Tammy Rittenour, ‘’Uranyum ve toryum çok büyük izotoplar, patlıyorlar. Her zaman dengesizler.’’ diyor. Bu ‘’ana izotoplar’’ın her biri, kurşun olarak sonuçlanmadan önce farklı bir radyoizotop zincirinde parçalanır. Çevre Koruma Ajansı’na göre bu izotopların her biri, günlerden milyarlarca yıla kadar değişen farklı bir yarılanma süresine sahip. Tıpkı radyokarbon tarihleme gibi, bilim insanları bu izotoplar arasındaki oranları kendi yarı ömürleriyle karşılaştırarak hesaplarlar. Bu yöntemi kullanarak bilim insanları, Avustralya’da bulunan 4,4 milyar yıllık bir zirkon kristali olan şimdiye kadar keşfedilmiş en eski kayanın tarihini buldular. 

Son olarak, başka bir tarihleme yöntemi bilim insanlarına bir nesnenin kaç yaşında olduğunu değil, en son ne zaman ısıya veya güneş ışığına maruz kaldığını söyler. ‘’Luminescence’’ (lüminesans) tarihleme olarak adlandırılan bu yöntem, son bir milyon yılda çevredeki değişiklikleri inceleyen jeo-bilimciler tarafından tercih ediliyor. ‘’Bir buzulun ne zaman oluştuğunu veya geri çekildiğini, bir vadi üzerinde tortu biriktirdiğini keşfetmek için kullanabilirler; veya bir sel nehir havzasının üzerine tortu bıraktığında…’’ diyor Rittenour. 

Bu kayalar ve tortulardaki mineraller gömüldüklerinde, etrafındaki tortuların yaydığı radyasyona maruz kalırlar. Bu radyasyon, elektronları atomlarından atar. Elektronların bazıları tekrar atomların içine geçer, ancak diğerleri etraflarındaki yoğun atom ağındaki deliklere veya diğer kusurlara sıkışır. Bu elektronları orijinal konumlarına geri döndürmek için ısıya veya güneş ışığına ikinci kez maruz kalmaları gerekir. Bilim insanlarının yaptığı tam olarak budur. Bu numuneyi ışığa maruz bırakırlar ve elektronlar atomlara geri döndükçe ısı ve ışık veya ışıldayan sinyaller yayarlar. 

Rittenour, ‘’Nesne ne kadar uzun süre gömülü kalırsa o kadar fazla radyasyona maruz kalır.’’ diyor, ‘’Özünde çok fazla radyasyona maruz kalan uzun süre gömülü kalmış nesnelerin, atomlarına geri döndüklerinde birlikte parlak bir ışık yayacakları muazzam miktarda elektron yerinden çıkar.’’ Bu nedenle, ışıldayan sinyal miktarı bilim insanlarına nesnenin ne kadar süre gömülü kaldığını söyler. 

Nesnelerin yaşını bulmak sadece dünyanın yaşını ve eski insanların nasıl yaşadığını anlamak için önemli değil. Adli bilim insanları, cinayetten sahteciliğe kadar suçları çözmek için de bu yöntemleri kullanıyorlar.

Higham, radyokarbon tarihlemesinin bize kaliteli bir şarabın veya viskinin ve kadar süredir yaşlandığını ve dolayısıyla sahte olup olmadığını gösterebileceğini söylüyor ve ekliyor, ‘’ Çok sayıda farklı uygulama alanı var.’’ 

Live Science. 10 Ocak 2021.