Pada tingkat yang sangat stabil, karbon-14 yang tidak stabil berangsur-angsur meluruh menjadi karbon-12. Rasio isotop karbon ini mengungkapkan usia beberapa penghuni tertua bumi.
Sinar kosmik membombardir atmosfer Bumi, menciptakan isotop karbon-14 yang tidak stabil. Isotop ini memungkinkan para ilmuwan mempelajari usia makhluk yang pernah hidup. Gambar melalui Ethan Siegel / Simon Swordy / NASA.
Penanggalan radiokarbon adalah teknik yang digunakan oleh para ilmuwan untuk mempelajari umur spesimen biologis - misalnya, artefak arkeologi kayu atau sisa-sisa manusia purba - dari masa lalu yang jauh. Dapat digunakan pada objek yang berumur sekitar 62.000 tahun. Begini cara kerjanya.
Apa itu isotop?
Untuk memahami penanggalan radiokarbon, Anda harus terlebih dahulu memahami kata tersebut isotop.
Isotop adalah apa yang oleh para ilmuwan disebut dua bentuk atau lebih dari unsur yang sama. Jika Anda dapat mengintip atom dua isotop yang berbeda, Anda akan menemukan jumlah yang sama proton tetapi jumlah yang berbeda neutron di dalam atom ' inti atau inti.
Jadi ada perbedaan dalam massa atom relatif dua isotop. Tetapi mereka masih memiliki sifat kimia yang sama. Atom karbon adalah atom karbon yang merupakan atom karbon ...
Meskipun jumlah proton suatu elemen tidak dapat berubah, jumlah neutron dapat sedikit bervariasi di setiap atom. Atom-atom dari unsur yang sama yang memiliki jumlah neutron yang berbeda disebut isotop. Berikut ini contoh menggunakan atom paling sederhana, hidrogen. Penanggalan radiokarbon menggunakan isotop unsur karbon. Gambar melalui kelas sains kelas 8 Mr. Gotney.
Penanggalan radiokarbon menggunakan isotop karbon.
Penanggalan radiokarbon bergantung pada karbon isotop karbon-14 dan karbon-12. Para ilmuwan sedang mencari perbandingan dari dua isotop dalam sampel.
Sebagian besar karbon di Bumi ada sebagai karbon-12 isotop yang sangat stabil, dengan jumlah yang sangat kecil seperti karbon-13.
Karbon-14 adalah isotop karbon yang tidak stabil yang pada akhirnya akan membusuk pada laju yang diketahui menjadi karbon-12.
Sinar kosmik - partikel berenergi tinggi dari luar tata surya - terus menghujani atmosfer bagian atas Bumi, dalam proses menciptakan karbon-14 yang tidak stabil. Karbon-14 dianggap a radioaktif isotop karbon. Karena tidak stabil, karbon-14 pada akhirnya akan membusuk kembali ke karbon-12 isotop. Karena pemboman sinar kosmik cukup konstan, ada tingkat rasio karbon-14 terhadap karbon-12 yang hampir konstan di atmosfer Bumi.
Organisme di dasar rantai makanan yang berfotosintesis - misalnya, tanaman dan ganggang - menggunakan karbon di atmosfer Bumi. Mereka memiliki rasio karbon-14 dan karbon-12 yang sama dengan atmosfer, dan rasio yang sama ini kemudian dibawa ke rantai makanan sampai ke puncak pemangsa, seperti hiu.
Tetapi ketika pertukaran gas dihentikan, baik itu di bagian tubuh tertentu seperti di deposito di tulang dan gigi, atau ketika seluruh organisme mati, rasio karbon-14 ke karbon-12 mulai berkurang. Karbon-14 yang tidak stabil secara bertahap meluruh menjadi karbon-12 pada tingkat yang stabil.
Dan itulah kunci penanggalan radiokarbon. Para ilmuwan mengukur rasio isotop karbon untuk dapat memperkirakan seberapa jauh waktu sampel biologis aktif atau hidup.
Plot ini menunjukkan tingkat karbon-14 di atmosfer yang diukur di Selandia Baru (merah) dan Austria (hijau), masing-masing mewakili Belahan Bumi Selatan dan Utara. Pengujian nuklir di atas tanah hampir dua kali lipat jumlah karbon-14 di atmosfer. Karena itulah pengujian nuklir di atas tanah dilarang. Panah hitam menunjukkan ketika Perjanjian Larangan Uji Sebagian diberlakukan yang melarang tes nuklir di atas permukaan tanah. Gambar melalui Hokanomono via Wikimedia Commons.
Jenis khusus penanggalan radiokarbon: Bom penanggalan radiokarbon.
Seperti yang kami sebutkan di atas, rasio karbon-14 ke karbon-12 di atmosfer tetap hampir konstan. Ini tidak sepenuhnya konstan karena beberapa variabel yang memengaruhi tingkat sinar kosmik yang mencapai atmosfer, seperti kekuatan medan magnet Bumi yang berfluktuasi, siklus matahari yang memengaruhi jumlah sinar kosmik yang memasuki tata surya, perubahan iklim, dan aktivitas manusia. Di antara peristiwa signifikan yang menyebabkan lonjakan sementara tetapi signifikan dalam rasio karbon-14 terhadap karbon-12 atmosfer adalah ledakan uji coba nuklir di atas tanah dalam dua dekade setelah Perang Dunia II.
Bom penanggalan radiokarbon adalah istilah untuk penanggalan radiokarbon berdasarkan stempel waktu yang ditinggalkan oleh ledakan nuklir di atas tanah, dan ini sangat berguna untuk menempatkan usia absolut pada organisme yang hidup melalui peristiwa itu. Dalam The Cosmic Story of Carbon-14 Ethan Siegel menulis:
Satu-satunya fluktuasi besar yang kita ketahui terjadi ketika kita mulai meledakkan senjata nuklir di udara terbuka, kembali pada pertengahan abad ke-20. Jika Anda pernah bertanya-tanya mengapa tes nuklir sekarang dilakukan di bawah tanah, inilah sebabnya.
Kebanyakan penanggalan radiokarbon saat ini dilakukan dengan menggunakan spektrometer massa akselerator, sebuah instrumen yang secara langsung menghitung jumlah karbon-14 dan karbon-12 dalam sampel.
Penjelasan terperinci tentang penanggalan radiokarbon tersedia di halaman web penanggalan radiokarbon Wikipedia.
Intinya: penanggalan radiokarbon adalah teknik yang digunakan oleh para ilmuwan untuk mempelajari usia spesimen biologis dari masa lalu yang jauh.