Základem práce archeologa je správné určení stáří nalezených artefaktů. K tomu má tato věda dnes k dispozici poměrně široké spektrum opravdu zajímavých metod. Kromě nejběžnějšího a čistě relativního odhadu stáří, o kterém vám povím jindy, je k dispozici řada postupů, při kterých archeolog spolupracuje s odborníky z nejrůznějších laboratoří. Jednou z nejznámějších metod, o které jste jistě slyšeli, je radiokarbonové datování. Co se pod tímto možná trochu hrozivým pojmenováním skrývá a jak celá metoda funguje?
Jaký je princip této metody?
Hlavní hvězdou této metody je radioaktivní izotop* uhlíku C-14 (často u archeologů uslyšíte “cé čtrnáctka”). Princip, na kterém radiokarbonové datování stojí, je vlastně poměrně jednoduchý. Všechny žijící organismy do sebe přijímají malinké množství uhlíku-14, který se po jejich smrti začne rozkládat. My tuto rychlost rozkladu (tedy poločas rozpadu) známe a porovnáním s původními hodnotami tohoto izotopu v atmosféře můžeme zjistit, jak starý náš artefakt je.
Myslitelem, který stojí za touto geniální metodou je Williard Frank Libby, který za ni v roce 1960 získal Nobelovu cenu za chemii.
Jak uhlík-14 vzniká a jak se dostane organismu?
Uhlík-14 vzniká v atmosféře, když rychle letící neutron z kosmického záření “narazí” do atomu dusíku a “vyrazí” z něj jeden proton. Tím se z dusíku-14 stane uhlík-14, který je nestabilní, tedy radioaktivní. Atomy uhlíku-14 se v atmosféře mohou zkombinovat s kyslíkem, díky čemuž vznikne oxid uhličitý. Jak jistě víte, CO2 hraje důležitou roli při fotosyntéze, díky čemuž do sebe rostliny vstřebávají i náš uhlík-14. Tím pádem se tento izotop skrze potravní řetězec dostane i do zvířat a lidí. To platí i pro izotopy uhlíku-12 a uhlíku-13, které jsou však narozdíl od radiouhlíku stabilní a nerozkládají se ani po smrti organismu.
Pro představu: přirozeně se v přírodě vyskytují 3 izotopy uhlíku, a to C-12 (99 % z veškerého uhlíku na Zemi), C-13 (kolem 1 %) a C-14, kterého je v přírodě opravdu minimální množství (na 10^12 atomu C v atmosféře připadá asi 1-1,5 atomu C-14).
Co se s uhlíkem-14 děje po smrti organismu a jak radiokarbonové datování funguje?
Organismus po smrti přestane přijímat uhlík-14, který se začne rozkládat a přeměňovat v dusík. A protože známe jeho poločas rozpadu, který je 5730 let, jsme schopni zjistit, kolik času uplynulo od smrti jeho “hostitele”. To zjistíme tak, že naměřené hodnoty uhlíku-14 ze vzorku porovnáme s původním množstvím radiouhlíku v tehdejší atmosféře, které je známo z jiných studií. Tímto porovnáním můžeme s vysokou přesností zjistit, kolik času uplynulo od okamžiku, kdy organismus zemřel. Tato doba tak odpovídá stáří našeho artefaktu.
Radiokarbonové datování je považované za jednu z nejspolehlivějších metod, která dokáže odatovat nálezy staré až 50 000 let. V delším časovém horizontu je obsah radiouhlíku ve vzorku moc malý na to, aby se dal změřit.
Co můžeme touto metodou odatovat?
Důležité je, že radiokarbonovou metodou můžeme určit stáří jen u organických nálezů. To znamená, že je tímto způsobem možné odatovat například:
- vlasy, nehty, kůži, zuby, kosti, parohy,
- med, pyl, rašelinu, dřevo,
- papír, strusku, uhlíky a podobně.
Přesnost radiokarbonového měření samozřejmě závisí na kvalitě poskytnutého vzorku. Velkým problémem může být jeho kontaminace (například organickým materiálem jiného stáří) nebo samotná velikost vzorku, u které platí, že čím větší vzorek, tím kvalitnější měření. Dalším úskalím je samozřejmě i kvalita zachování artefaktu. Celkový výsledek také závisí na rozhodnutích samotného archeologa, který zodpovídá za to, že vybere vhodný artefakt k odatování a bude s ním náležitě nakládat. V ideálním případě musí omezit kontakt vzorku s rukama či jinými organickými materiály (nesmí ho třeba dát do papírového sáčku) a do laboratoře odvážet vzorek suchý nebo zmražený s veškerými souvisejícími informacemi.
*Pro přesnější opáčko ze střední – protonové číslo označuje místo prvku v tabulce, uhlík jich tedy bude mít vždy 6, to se nikdy nezmění. Co se ale může lišit, je neutronové číslo. Atomy daného chemického prvku, které mají jiný počet neutronů, se nazývají právě izotopy (z řeckého iso = stejno, topos = místo). Uhlík může mít dokonce od 2 do 17 neutronů.
