Metóda 14C

Často používanou metodou stanovení stáří nálezů organického původu je metoda datování pomocí rozpadu radionuklidu uhlíku 14C. Její princip je poměrně jednoduchý. Jaké stáří lze změřit touto metodou a jaká má tato metoda omezení?

Princip metody 14C

Každý organismus přijímá ve své potravě uhlík. U rostlin je jeho hlavním zdrojem oxid uhličitý CO2 obsažený v ovzduší, u živočichů pak celá řada složitých organických sloučenin – cukrů, bílkovin a tuků. Stabilní izotop uhlíku 12C je zastoupen 98,89%, další stabilní izotop 13C 1,11% a nestabilní a proto radioaktivní 14C – 0,000 000 000 1%. V živých buňkách se na každých 1012 atomů 12C vyskytuje jeden atom uhlíku 14C, jinak řečeno bychom v 1 gramu čerstvého organického uhlíku našli asi 1010 atomů 14C.

Za života se v organismu neustálým přijímáním potravy a vylučováním odpadních látek ustaví určitá rovnovážná koncentrace uhlíku 14C. Jakmile organismus odumře, přísun 14C potravou se zastaví a jeho koncentrace v odumřelé organické hmotě pak klesá podle exponenciální křivky díky radioaktivnímu rozpadu 14C. Rozpad vyjadřuje jaderná rovnice: β částice je vlastně uvolněný elektron o průměrné energii 160keV.

V posledních letech bylo zjištěno, že některé organismy (rostliny i zvířata) mají zvlaštní mechanismus, který dokáže detekovat a odstraňovat z těla radioaktivní uhlík 14C – podrobněji se o tomto jevu zmiňuje prof. Dr. A.E.Wilder-Smith ve své knize „Natural sciences know nothing of evolution.“ vydané v nakladatelství The Word For Today (Costa Mesa, California USA). Tato skutečnost je jednou z mnoha závažných námitek proti hausnumerům (stovky tisíc až miliardy let) uváděným v učebnicím a vědecko-populárních časopisech.

Rychlost úbytku 14C samozřejmě závisí na délce poločasu rozpadu. Poločas rozpadu je takový čas, za který se rozpadne polovina jader 14C obsažených ve vzorku. Po jeho uplynutí bude ve vzorku poloviční množství 14C než na začátku i poloviční aktivita, za další poločas rozpadu čtvrtina, za další osmina, šestnáctina, dvaatřicetina atd. Za 10 poločasů rozpadu už jen díl odpovídající poměru 1/1024.

Výpočtem pak můžeme na základě změřené koncentrace 14C ve vzorku v okamžiku nálezu a předpokládané koncentrace 14C v okamžiku smrti stanovit čas, který mezitím uplynul. Výpočet není jednoduchá záležitost, je nutné provádět několik korekcí podle kalibračních křivek a podle místa nálezu. Záleží i na tom, zda se jedná o suchozemský či vodní vzorek. Všechny kalibrace jsou přibližné s chybou v řádu procent.

Přesto zde vyvstává několik zásadních námitek. Zaprvé jak určit množství (koncentraci) uhlíku 14C v okamžiku smrti organismu? Co když byl odumřelý organismus po smrti transportován na obrovské vzdálenosti a do míst, kde je diametrálně odlišná koncentrace 14C a 12C v okolní hornině? Jak si můžeme být jisti, že poločas rozpadu 14C byl vždy naprosto stejný – tj rychlost rozpadání konstantní v celé historii vzorku?

Je na místě předpokládat, že situace na Zemi před celosvětovou potopou byla diametrálně odlišná – celé ekosystémy a vůbec fungování planety bylo výrazně odlišně – podle výpovědi knihy Genesis. Je zde ještě jedna závažná námitka a sice kde bereme jistotu, že v průběhu fosilizace nedocházelo k dramatickým změnám v koncentraci 14C a 12C?

Poločas rozpadu uhlíku 14C se udává v rozmezí 5 500 až 5 800 let, přesně se ho ale stanovit dosud nepodařilo, i když v různých zdrojích se lze dočíst různé údaje s přesností na roky. Vzniklá chyba měření nepřesahuje 5%. Je nutno zdůraznit, že tato chyba není celkovou chybou výsledku, nýbrž pouze chybou týkající se určování poločasu rozpadu 14C v současných podmínkách.

Tzn. za daných předpokladů – které ovšem nemáme možnost experimentálně ověřit – můžeme na základě ověřitelných měření v současnosti tvrdit, že chyba měření poločasu rozpadu nepřesahuje 5%, otázkou ale zůstává v rámci jakých předpokladů a výchozích hodnot?!

Jak uhlík 14C vzniká

Pokud by nedocházelo k obnovení uhlíku 14C v přírodě, za určitou dobu by množství asimilovatelného uhlíku 14C kleslo na nezjistitelné hodnoty. Tomu však tak není, protože uhlík 14C je neustále „dodáván“ do přírodního koloběhu působením kosmického záření na vzdušný dusík v horních vrstvách atmosféry. Rovnice reakce je poměrně jednoduchá: kde n je neutron a p je proton. Z rovnice je jasné, že množství vzniklých jader 14C závisí na intenzitě kosmického záření.

Zde opět připomínám, že před celosvětovou potopou byla s největší pravděpodobností výrazně nižší tvorba a koncentrace 14C, protože ionizujícícho záření vstupovalo do atmosféry podstatně méně. Jsme schopni stanovit dnešní koncentraci, ale jaké množství uhlíku 14C vznikalo například v době egyptské Staré říše nebo dokonce před celosvětovou potopou lze jen hrubě odhadnout.

Zato vliv činnosti moderního člověka na koncentraci 14C je znám velmi dobře. Spalování fosilních paliv způsobilo pokles koncentrace 14C v ovzduší, pokusné jaderné výbuchy v padesátých a šedesátých letech minulého století zase naopak jeho vzrůst řádově o procenta.

Jak se provádí měření

Měření je velmi citlivé na přesnost. Přímé měření aktivity vzorku nelze využít, aktivita se totiž pohybuje na úrovni desetin až desetitisícin Bq, což znamená, že beta částice se emituje každých 10 sekund až 3 hodiny.

Proto se používá hmotová spektrometrie, která od sebe dokáže oddělit různé izotopy a pak určit jejich poměr. Proces se sestává z celé řady kroků, které lze rozdělit na dvě fáze. V první fázi jde o to získat ze vzorku čistý uhlík. Ve druhé fázi se takto získaný uhlík analyzuje hmotovým spektrometrem a určí se obsah izotopů.

V první fází se vzorek převede na plynný CO2 buď spálením nebo louhováním v kyselině orthofosforečné. Plynný CO2 se čistí a po vyčištění karbonizuje působením vodíku a katalyzátorů. Výsledkem je čistý uhlík napařený na železné elektrodě, ve kterém jsou zastoupeny izotopy 12C, 13C a 14C. Celý proces trvá 4 dny a teploty se při něm pohybují v rozmezí 700°C až -80°C a provádí se za přísného vakua v aparatuře z trubek z křemenného skla.

Vyrobená elektroda se umístí do AMS – atomového hmotnostního spektrometru. Tento několikatunový přístroj zabírá místnost velikosti slušného obývacího pokoje a dokáže od sebe rozdělit proud částic podle jejich atomové hmotnosti na několik dílčích proudů. Proud 14C se detekuje a podle jeho intenzity se určí obsah 14C ve vzorku.

Cena jedné analýzy se pohybuje na úrovni 1200€, a pokud chceme dostát zásadě více měření a jejich statistického vyhodnocení, pak 3 měření znamenají částku okolo 100 000,- Kč. Moderní přístroje jsou však natolik přesné, že chybu do měření může vnést víceméně pouze lidský faktor. Jejich přesnost se udává okolo 0,2%.

Použitelnost metody

Použitelnost datování pomocí 14C činí podle některých odhadů maximálně několik tisíc let, poté je již chyba měření neakceptovatelná. Metoda tedy funguje pro „mladé“ nálezy, je vyloučeno ji použít pro určení stáří ve stovkách tisíc let, nemluvě o miliónech nebo miliardách let. Oním dělícím bodem použitelnosti této metody se ukazuje celosvětová potopa – která se odehrála cca před 4 500 lety – a která představoval arci-dramatický zásah do dějin a struktury této planety.

Jakékoliv datování sahající do tak vzdálené nebo dokonce ještě vzdálenější minulosti je čirou spekulací – experimentální část datovací metody může být sice v pořádku a chyba měřicích přístrojů a samotného měření velmi nízká, ale předpoklady týkající se počátečního množství matečního (který se rozpadá) a dceřiného (na který se rozpadá) prvku, dále rychlost jejich rozpadu v celé historii vzorku, vyloučení kontaminace a dramatických změn koncentrace v průběhu fosilizace, činí tuto metodu použitelnou jen pro velmi mladé vzorky, jejichž historie je zdokumentovaná – tj. vzorky staré v řádu desítek nebo stovek let.

Právě ony dramatické změny, které nastávají během záplav, erupcí sopek a různých přírodních katastrof – nebo dokonce během celosvětové potopy – nám nedovolují použít tuto metodu, neboť předpokládané hodnoty a parametry vstupující do výpočtu jsou zatížený principiální neurčitelností – tyto hodnoty nelze přírodovědecky zpětně dohledat, ta informace je ztracena, pouze je můžeme odhadnout podle své vlastní fantazie. Výsledek je potom spojení vědcovy fantazie a poměrně přesné a značně drahé experimentální metody.

Zajímavé je, že kalibrační křivky se odvozují od studia letokruhů starých stromů. Nutno podotknout, že nejstarší stromy se odhadují na stáří maximálně 4000 – 4500 let – což je právě časový horizont celosvětové potopy. Kalibrační křivky dále do minulosti jsou z důvodu zmíněných neurčitostí jen čirou spekulací.

Zdroje: http://www.radiocarbon.pl

Súvisiace videá a dokumenty

( Biblické lekcie k dispozícii – STIAHNUŤ )