TÍNH TUỔI TÀN TÍCH CỦA KHẢO CỔ HỌC QUA PHƯƠNG PHÁP CARBON PHÓNG XẠ
3 đồng vị của Hydrogen là Protium (P)-Deuterium (P-N) và tritium (N-N-P) chỉ có Tritium là đồng vị có tính phóng xa (Radioactive isotope) do Tritium có thừa một neutron (N)
PHƯƠNG PHÁP CARBON PHÓNG XẠ LÀ GÌ?
Khoa khảo cổ đã thành công trong công việc xác định niên đại tàn tích sinh vật qua phương pháp carbon phóng xạ (carbon radiactive dating). Phương pháp này là một kỹ thuật khoa học ước tính tuổi tàn tích sinh vật hay vật liệu từ ngàn xưa nếu chúng có chứa carbon. Kỹ thuật vật lý có thể đo tuổi bằng cách tính toán lượng carbon-14 (14 C) có trong mẫu vật và so sánh với tiêu chuẩn quốc tế. Phương pháp carbon phóng xạ đã trở thành một trong những kỹ thuật vật lý quan trọng nhất trong thế kỷ 20. Chưa có phương pháp khoa học nào khác có thể thăng hoa hiểu biết của con người khi nó giúp chúng ta biết được độ tuổi tàn tích vùi lấp trong quá khứ hàng nghìn năm trước. Phương pháp xác định niên đại carbon- 14 đã được giúp ích cho khoa học ứng dụng trong các ngành địa chất, thủy văn, địa vật lý, khí quyển học, hải dương học, cổ sinh học và ngay cả cả ngành y sinh học.
14 C được thành lập tại thượng tầng khí quyển. Tia vũ trụ tạo ra các trung hòa tử (neutron) và dập vào các nguyên tử 14N cho ra Carbon -14
14 C và cuối cùng con vật ăn lá cây đó vào và con vật cũng hấp thụ 14 C này
14 C được hình thành trong thượng tầng khí quyển. Nhờ vào tác dụng nhiệt hóa chậm của tia bức xạ vũ trụ (cosmic radiation) lên các trung hòa tử (neutron) của các nguyên tố 14N (Nittrogen14) trong thượng tầng khí quyển địa cầu:
14C nhanh chóng bị oxy hóa trong không khí sẽ tạo thành carbondioxide- CO2 . Thực vật và động vật hấp thụ carbon14 từ carbon dioxide đặc biệt đó trong suốt cuộc đời của chúng. Khi chúng chết đi, chúng ngừng trao đổi carbon14 với sinh quyển và hàm lượng Carbon14 của chúng sau đó bắt đầu giảm với tốc độ được xác định bởi quy luật phân rã phóng xạ (radioactive decay).
Xác định niên đại bằng carbon phóng xạ về cơ bản là một phương pháp vật lý học được thiết kế để đo tỷ lệ phóng xạ còn lại.
Ứng dụng halflife để tính tuổi tàn tích sinh vật
HALFLIFE LÀ GÌ?
Trong hóa học halflife để chỉ số thời gian cần thiết cho một nửa số lượng nguyên tử trong vật mẫu hóa học nào đó đã phân rã (decay) đi thành một thứ nguyên tố khác.
Halflife của một đồng vị (isotope) luôn bằng nhau; Ví dụ halflife của beryllium11 chỉ 13.81 giây đồng hồ có nghĩa bạn bắt đầu 16 gam beryllium11 đợi 13.81 giây sau bạn chỉ còn 8 gam beryllium11 thôi còn 8 gam kia đã thoái hóa (decayed) thành boron 11. Và tiếp tục 13.81 giây sau bạn chỉ còn 4 gam beryllium11 và 13.81 giây nữa bạn còn 2 gam beryllium 11.
Nhưng với CARBON -14 thì halflife của nó lâu hơn nhiều tới 5730 năm mới tạo được đồng vị C-12
Lâu kinh khủng là U235 (Uranium-235) halflife của nó dài tới ...704 triệu năm. U 238 lại siêu lâu hơn nữa tới 4.47 tỷ năm
PHƯƠNG PHÁP CARBON PHÓNG XẠ (định vị phóng xạ)
Tính tuổi tàn tích sinh vật bằng phương pháp carbon phóng xạ (Radiocarbon Dating) là cách thức để các nhà khảo cổ dùng để ước tính tuổi của các sinh vật thời thượng cổ.
Carbon dioxide (CO2) trong bầu khí quyển luôn chứa đựng một tỷ lệ nhất định carbon phóng xạ, đó là Carbon14 tuổi phân hủy của nó là 5730 năm. ( nhân của nguyên tử C 14 gồm 8 neutrons và 6 protons)-có nghĩa là nguyên tử C14 này cần 5730 năm cho 1 half life, để phân hủy (decayed) thành đồng vị không phóng xạ là 12 C
(nhân nguyên tử C12 bình thường có đồng đều 6 protons và 6 neutrons)
Cây cỏ hấp thụ carbon dioxide từ bầu khí quyển qua chức năng của lá cây. Súc vật ăn vào lá cây thế là cuối cùng tất cả sinh vật (động vật và thực vật) đều có chứa hàm lượng carbon phóng xạ với một tỷ lệ giống nhau. (14 C/12 C) với điều kiện tất cả đang còn sống.
Sau khi sinh vật đó chết đi, chúng ngưng hấp thụ 14 C. Rồi số lượng 14 C tron g cơ thể chết đó bắt đầu phân rã phóng xạ ( decayed) theo tốc độ lũy tiến (exponentially). Chúng ta có thể tính toán thời gian đã trôi qua từ lúc sinh vật đó đã bắt đầu chết đi bằng cách đo hàm lượng 14 C còn tồn động lại trong tàn tích sinh vật đó.
* Khoa học Có ba kỹ thuật chính được sử dụng để đo hàm lượng 14 C của bất kỳ mẫu nhất định nào :
Đếm bằng cách tính tỷ lệ khí (gas proportional counting)
Đếm bằng cách chiếu sáng chất lỏng ( liquid scintillation counting)
Đêm bắng cách đo quang phổ của khối lượng qua máy gia tốc ( accelerator mass spectrometry)
Lấy thí dụ, nếu trong xương của một con lừa còn chứa 73% lượng C14 khi so sánh với một con lừa hiện đang sống. Và tiếp đến chúng ta tính xem nó chết cách đâu bao nhiêu năm?
Bằng công thức toán học người ta tính như sau:
(vì lượng C14 chỉ còn 73% có nghĩa là con lừa sống ví dụ 1 gam C14 thì hiện tại bộ xương lừa kia là 0.73 gam )
nên chúng ta có thể lập phương trình sau:
0.73 = (1.00) x e (– ( t x ln 2) / 5730)
Trong đó gồm có :
x : nhân với…
/ : dấu chia
ln 2, e: natural logarithm
t : thời gian
5730 : half life của C14
như vậy sau khi tính toán các khoa học gia đã giải phương trình trên và tìm ra
t = 2601
Như vậy con vật này chết cách đây khoảng 2600 năm.
ICEMAN TẠI Ý NĂM 1991
Bằng phương pháp này chúng ta tính ICE MAN xác một người thượng cổ tìm ra trên đỉnh ALPINE- (biên giới nước Ý và ÁO -Âu Châu) năm 1991, chết cách đây khoảng 5,200 năm, nhiệt độ lạnh giá vĩnh hằng trên đỉnh núi này này đã tạo nên một xác ướp thiên nhiên làm món quà quý giá cho các nhà khoa học nghiên cứu con người thời buổi sơ khai ngót nghét cách đây hơn 5000 năm
GÒ VỎ SÒ TỈNH ĐẦU SƠN năm 2021 tại Trung Hoa
Theo Tân Hoa Xã năm nay giới khảo cổ phát hiện tại khu di chỉ gò vỏ sò thời tiền sử Tỉnh Đầu Sơn (Jingtoushan) ở thành phố Dư Diêu, tỉnh Chiết Giang
Đây là gò vỏ sò cổ xưa và được chôn sâu nhất ở vùng ven biển Trung Quốc.Phương pháp định tuổi bằng đồng vị carbon của Đại học Bắc Kinh kết luận rằng, địa điểm này có tuổi đời từ 7.800 đến 8.300 năm, lâu đời hơn 1.000 năm so với Di tích Văn hóa Hà Mỗ Độ (Hemudu) cũng ở Chiết Giang.
ĐINH HOA LƯ biên soạn
nguồn:
book
Chemistry & Chemical Reactivity 6th edition/Kotz, Treichel and Weaver
web
https://www.radiocarbon.com/about-carbon-dating.htm
ISOTOPES
No comments:
Post a Comment