استخدام الكربون في التأريخ
تُعرف عملية التأريخ باستخدام الكربون أيضًا بالتأريخ بالكربون 14 أو التأريخ الكربوني المشع. هذه العملية تمكّن من قياس أعمار المواد الغنية بالكربون من خلال تحليل النظير الكربوني 14، الناتج عن تفاعل النيوترونات مع النيتروجين 14. تم اكتشاف هذه الطريقة لتحديد العمر بواسطة الفيزيائي الأمريكي ويلارد إف ليبي في عام 1946.
عادةً ما تُستخدم تقنية التأريخ بالكربون لتحديد أعمار الحفريات والعينات الأثرية التي تعود إلى فترة تتراوح بين 500 إلى 50,000 عام مضى. يُعتمد بشكل أساسي على هذه التقنية من قبل علماء الجيولوجيا، وعلماء الأنثروبولوجيا، وعلماء الآثار، وكذلك الباحثين في العصر البليستوسيني في تخصصاتهم المختلفة.
المواد الممكن تأريخها باستخدام الكربون
لا يمكن تطبيق تقنية التأريخ بالكربون 14 على جميع المواد. ومع ذلك، تتمكن هذه الطريقة عادةً من تأريخ معظم المواد العضوية التي تحتوي على الكربون. كما يمكن استخدامها في تأريخ بعض المواد غير العضوية مثل معدن الأراجونيت المكون للقشرة الأرضية، الذي يمتص الكربون 14 عندما يتواجد في حالة توازن مع الغلاف الجوي.
اُستخدم التأريخ بالكربون لتحديد أعمار العديد من المواد، مثل الفحم، والخشب، والأغصان، والبذور، والعظام، والأصداف، والجلود، والجفت، والورق، والتربة، والشعر، والفخار، والأقمشة، والمخطوطات، والراتنج، والماء، وحبوب اللقاح، واللوحات الجدارية، والشعاب المرجانية، وبقايا الدم، والطين في البحيرات، وغيرها من المواد الأخرى.
مبدأ عمل تقنية التأريخ بالكربون
تقوم تقنية التأريخ باستخدام الكربون على قياس نسبة نظيري الكربون 14 والكربون 12 في العينة المستهدفة. حيث يُعتبر معظم الكربون على سطح الأرض من النظير 12، بينما يمثل الكربون 14 النظير غير المستقر الذي سينشطر في النهاية ليشكل الكربون 12 بمعدل ثابت معروف.
تتعرض الأرض بشكل مستمر لأشعة كونية تحمل جزيئات عالية الطاقة، تُصدر هذه الأشعة من خارج النظام الشمسي، وعند وصولها إلى الأرض، تُنتج نظير الكربون المشع 14. ونظرًا لوصول هذه الأشعة بمعدل ثابت، فإن النسبة بين نظيري الكربون 14 و12 تظل متسقة نسبياً في الغلاف الجوي للأرض.
تستخدم الكائنات الحية المسؤولة عن إنتاج الغذاء في قاع السلسلة الغذائية الكربون المتواجد في الغلاف الجوي أثناء عملية البناء الضوئي. ولذلك، تحمل هذه الكائنات مثل النباتات والطحالب نفس النسبة الموجودة في الغلاف الجوي بين نظيري الكربون 14 و12، وتنتقل هذه النسبة إلى جميع الكائنات الحية الأخرى، حتى تلك في قمة السلسلة الغذائية مثل أسماك القرش.
عندما يتوقف تبادل الغازات بين الكائن الحي والغلاف الجوي، نتيجةً لموت الكائن أو لأسباب أخرى، تبدأ نسبة الكربون 14 إلى الكربون 12 في الانخفاض. يحدث ذلك لأن النظير 14 غير المستقر ينشطر تاركاً وراءه الكربون 12 بمعدل ثابت، يُستغل من قبل العلماء لتقدير عمر المادة المدروسة.
