Radiokarbonové datování - poslední hřebíček do rakve kreacionismu

Země nevznikla před 6000 lety, jak tvrdí kreacionisté. Jak funguje a k čemu je dobré radiokarbonové datování? (délka blogu 5 min.)

Poslední dva blogy popisovaly datování hornin, tedy neživé přírody. Jak je to s datováním artefaktů, skládajících se z organických sloučenin? Málokterá metoda umí vyloučit pohádky z Bible a uvést věci na pravou míru tak dobře, jako radiokarbonové datování

Radiokarbonové geologické hodiny

Tyto geologické hodiny jsou asi nejznámější. Přesto možná mnozí neví, jak přesně fungují. S trochou nadsázky by se dalo říci, že tyto hodinky všichni nosíme na ruce. Radiokarbonová metoda je založena na měření koncentracíurčitého izotopu uhlíku.

Uhlík, základní prvek, který tvoří organické sloučeniny, se v přírodě vyskytuje v podobě tří izotopů. Všechny mají stejné množství protonů (počet protonů určuje podstatu chemického prvku - každý prvek má v jádře svůj vlastní specifický počet protonů) a liší se jen počtem neutronů.

Pro datování starých předmětů je nejzajímavější (nestabilní) izotop C-14. V jeho jádře se nachází 6 protonů a 8 neutronů. Má o dva neutrony více než jeho stabilní kolega C-12. Dalo by se říci, že má nadváhu. Není divu, že se snaží zhubnout. Přitom má tendenci své neutrony pozbýt pomocí jevu, kterému se říká radioaktivní rozpad. Přitom se neutrony mění na protony, zatímco z materiálu unikají elektrony (beta rozpad).

Tikot radiokarbonových hodin

Poločas rozpadu, tedy doba, za kterou se podaří “zhubnout” prvku o polovinu, je u C-14 5730 roků.

Přitom je u všech žijících organismů poměr izotopů C-12 a C-14 poměrně nezměněný. Výměnou s okolím (například dýcháním) totiž neustále přijímají nový C-14, který nahrazuje ten, co se už rozpadl. Po smrti organismu (zvířete nebo rostliny) už další příjem C-14 neprobíhá, poměr mezi oběma izotopy se tedy začíná měnit v neprospěch C-14.

Poměr obou izotopů tedy prozrazuje, jak dlouho už daný vzorek nevyměňuje atomy uhlíku se svým okolím - jak dlouho už je po smrti.

Metoda dnes běžně pokrývá časové pásmo mezi 300 a 60000 lety. Je to logické. Spodní hranice vyplývá z možností analytické metody, která zjišťuje koncentraci jednotlivých izotopů. Ve vzorku se musí rozpadnout určité množství C-14 a toto množství musí být dostatečně vysoké na to, aby se změna dala určit. Citlivější (budoucí) metody by tedy mohly analyzovat i vzorky mladší než 300 let. Horní hranice je daná zhruba desetinásobkem poločasu rozpadu C-14. Po proběhnutí deseti takových poločasů už z původní koncentrace zbývá jen nepatrné množství, které se (podobně jako u spodní hranice) registruje jen těžko. Zvýšení citlivosti přístroje může i tuto hranici trochu posunout.

Aby se vyloučil vliv dlouhodobého kolísání koncentrace C-14 v atmosféře, provádí se korektura, stejně jako se samozřejmě zohledňuje vliv, který má samo naleziště. Také druhy vzorků mohou mít vliv na výsledek zkoumání: krátce žijící rostlina je datována jednoznačně, zatímco dřevo z dlouhověkého stromu může ve svém jádře vykazovat vyšší stáří než na povrchu.

Tohle všechno samozřejmě musí vědět experimentátor, provádějící analýzu vzorků. Musí kromě toho zohlednit, že nemá cenu měřit vzorky, u kterých se předpokládá stáří vyšší, než 60 000 let. Metoda může vždy dodat jen jeden jediný výsledek: ve vzorku není měřitelné množství C-14, je tedy starší než přibližně 60 000 let.

Průkopníky této metody byla v padesátých a šedesátých letech minulého století například univerzita v Heidelbergu, Bernu a Groningenu.

Metoda dovolila prozkoumat a osvětlit posledních 50 000 let vývoje lidstva. Mimo jiné se podařilo například vysvětlit, kdy vymřeli Neandrtálci, jak se v Evropě šířili lidé Kromaňonští a jak probíhala přeměna lovců a sběračů na zemědělce.

Analytické metody se samozřejmě vyvíjejí. Od sedmdesátých let je k dispozici AMS (hmotnostní spektrometrie kombinovaná s urychlovačem  částic), která umí měřit přímo izotop C-14, aniž by se musel rozpadat. Touto metodou se mohou měřit také daleko menší vzorky - což dovoluje nová a další využití. Na analýzu pomocí AMS stačí už i jen 1 miligram vzorku. Měření trvá jen asi hodinu. Přesnost měření je kolem 0,5 % - podle stáří vzorku to odpovídá několika desetiletím. Analýza pomocí AMS je samozřejmě o mnoho dražší - to je cena, kterou platíme za lepší a přesnější výsledky.