Jéki László

Sugárözönben élünk

Szén-14-es kormeghatározás

W. F. Libby amerikai radiokémikus 1960-ban kapott kémiai Nobel-díjat a régészetben, geológiában és a tudomány más területein alkalmazott szén-14-es kormeghatározási módszer kidolgozásáért. Légkörünket állandóan érik a kozmikus sugarak. A részecskék ütköznek a légkör atomjaival, egyes folyamatokban neutron szabadul fel. Ezek a neutronok a magas légkör felső rétegeiben nitrogén-14 atommagokba ütköznek, az atommag a neutron befogása után kibocsát egy protont, így végeredményül szén-14 izotóp jön létre. Ez az izotóp nem stabil, 5730 éves felezési idővel béta-bomlással nitrogénné alakul át. A kozmikus sugárzás hatására a légkörben évente kb. 10 kilogramm szén-14 keletkezik, a keletkezés és a bomlás egyenlegeként egyidejűleg összesen kb. 80 tonna szén-14 található a légkörben.

A szén-14 rövid idő múlva ugyanúgy egyesül a levegő oxigénjével szén-dioxid gázzá, mint a többi szénatom. A radioaktív szenet tartalmazó szén-dioxid elkeveredik a légkörben, sőt az óceánok vizében is, általában 1 millió közönséges szén-dioxid molekulára mindenütt átlag két radioaktív molekula jut. A növények az asszimiláció során a levegő szén-dioxidjából építik fel sejtjeik anyagát, így két milliomod rész radioaktív szenet is felvesznek. Ugyanez a sorsuk a növényekkel táplálkozó állatoknak és az állatok húsát és növényeket fogyasztó, levegőt belélegző embereknek is. Az élő szervezetekben el is bomlanak és az anyagcsere folyamán el is távoznak a szén-14 atomok. A szervezetben így állandó marad a szén-12 és a szén-14 aránya.

Mi történik, ha elpusztul az élőlény? Megszakad az asszimiláció és a táplálék körforgása, nem kerül új szén-14 a szervezetbe. A már bekerült szén-14 viszont a radioaktív bomlástörvényt követve állandóan bomlik, a radioaktív szén aránya az idő múlásával egyre csökken a stabil szén-12-höz viszonyítva. Egy 5800 évvel ezelőtt kivágott fatörzsben ma már csak fele akkora a szén-14/szén-12 arány, mint a mai fákban. Minél öregebb az elpusztult szervezet vagy a belőle készült tárgy, pl. fagerenda, bőr, textília, annál kisebb a sugárzása. A radioaktív óra az élő szervezet halálának pillanatában indul, az azóta eltelt időt méri. Bizonytalanságai ellenére a szén-14 módszer az egyetlen, amellyel a szerves anyagokból készült leletek kora meghatározható.

A 19. század közepétől az ipari tevékenység, a szén, az olaj és a gáz elégetése következtében a légkörbe került plusz szén-dioxid felhígította a légkör szén-14 tartalmát, nőtt a nem-radioaktív szén aránya. Az 1950-60-as évek atomfegyver-kísérletei következtében viszont nagymennyiségű radioaktív szén került a légkörbe. 1962-re 1900-hoz képest megduplázódott a légkör szén-14 tartalma. Ezek a változások a jövőben megnehezítik a pontos kormeghatározást.