Możliwość wykorzystania izotopu węgla 14C do oceny roku zgonu w

KOMUNIKATY I DONIESIENIA NAUKOWE
Możliwość wykorzystania izotopu węgla 14C
do oceny roku zgonu w zakresie ostatnich 50 lat
Izotop pierwiastka wę gla o liczbie masowej 14, czyli
14C, nazywany też , ze względ u na jego promieniotwórczość , rad io węglem znajduje zastosowanie główni e
w archeologii. Pozwala on wyzn acza ć wiek s z czą t ków
pochodzenia organicznego, w tym sz cz ątków ludzkich,
ale także drewnianych na rzędz i czy zwęgl onych ziarniaków zbóż , Izotop 14C stanowi bardzo małą część
węg la, którego głównym izotopem jest 12C. Proporcja
masy wyraża si ę l iczbą zaledwie 10-12, Stąd trudności
pomiarowe i wysoka cena analizy, wynosząca co
najmniej 500 zł.
Metoda ra d iowę glowa [1J nazywana jest meto d ą datowania, gdyż pozwala określić z pew ną dokł adnością
wiek obiektów, na przykład kości , w zakresie do 50 tys ięcy lat. Dokładn ość datowania pojedynczego obiektu
w najlepszym wypadku wynosi ± 20 lat. Jednak ze
względu na niestabilność koncentracji 14C watmosferze w przeszł ości , dla czasów historycznych, na przykład dla okresu 1700-1950, n iepewność pomiarowa
wynosi raczej co najmniej ± 100 lat.
Po roku 1950 zachodzi natomiast z up ełn i e nowe
zjawisko, zaburzające naturalne procesy przyrodnicze,
lecz dając e moż l iwo ść radykalnego zw i ększ en ia uży­
tecz n ośc i radio węg l a w odniesieniu do próbek pochodzących z drugiej poło wy XX wieku, Otóż w tym czasie,
a szczególnie w latach 1961-62, wprowadzono do atmosfery ziemskiej ogromne ilości 14C. Chodzi oczywiś ci e o próbne wybuchy termojądrowe , które produkowały wszelkie m ożli we izotopy. Awaria w Czarnobylu
mi ała podobny efekt, jednak s łabszy. Warto zau waż yć ,
że próbki z okresu po awarii w Czarnobylu mogą b yć
datowane izotopowo, jednak lepszy od ra diow ę gla jest
tu izotop cezu 137Cs (to zagadnienie nie będzi e tu
omawiane).
Na osi pionowej wykresu (ryc.) wi dać, że wzrost
koncentracji 14C w atmosferze był niemal dwukrotny
(delta oznacza przyrost, który wynosi niemal 1000%0).
To radykalne zaburzenie środowiska daje pewną szans ę na datowanie próbek organicznych (zawi e raj ących
węg i el) pochodzących z okresu po roku 1964.
1000
- - - -
90 0
~- ---
soo
1
700
o 1500
"<F-
U
:! soo
eo
-
ID
"O -400
300
.:'00
100
o +-----~-----,-----,----_i_---___,_---__r---_i_---~---____,
1955
1960
1965
1970
1975
1980
1985
1990
1995
2000
Ryc. Wzrost i zanik koncentracji izotopu 14C w atmosferze związany z testowaniem na początku lal 60. bron i jądrowej
źródło : autor (dane za Hua , Barbetti [2])
PROBLEMY KRYMINALISTYKI 268
(kwiecień-czerw iec)
2010
69
KOMUNIKATY I DONIESIENIA NAUKOWE:
Jeżeli otrzymany wynik pomiaru 14C w danym
szczątku
jest li = 500%0, to na podstawie danych zawartych na wykresie można stwierd zić, że organizm zaprzestał pobierania węgla z atmosfery (zmarł) w latach
197 1-73 albo w roku 1963, wykluczyć można okres po
roku 1973. Załączonego wykresu użyć można do
sprawdzenia, czy w danej sytuacji ma sens analiza
14C. Zal eżne to będzie od stawianych hipotez . J eż eli
hipotetyczna data śmierci znana jest z dokładnością do
roku, dwóch , trzech lat, to z d u ży m p rawdo pod obi e ń ­
stwe m zos tanie jed noznacz nie potwierdzona lub
wykluczona. J eż e l i pytanie brzmi, czy data śmierci jest
póżniejsza od np. 1990 roku, to w przypadku, gdyby
wynik pomiaru 14C był li = 100%0, można stwie rdzić, że
data śmierci zawiera się w granicach 1994- 2000 (wynik pomiaru zawsze ma swoją niepewn ość , podobnie
jak krzywa prezentowana na wykresie). O czy wiści e jest
też możliwe (jak wida ć z wykresu), że data ś mie rci to
1958 rok, ale tu p om og ą j uż zapewne inne prze słan k i.
Pewnego zastano wienia wymaga kwestia, jakich
części ludzkiego organizmu można użyć do ana lizy.
Niestety nie najlepsze s ą do tego kości , a zwłaszcz a
kolagen, który nadaje się do datowania w archeologii.
Kolagen nie podleg a szybkiej wymianie w żyj ącym organizmie i zachowuje przeszłe koncentracje ra dio w ę ­
gla. Wady tej nie maj ą na przykład włosy, które rosną
szybko. Warto przy okazji ws pom nieć, że omawiana
metoda "bombowego" 14C dobrze nadaje się do weryfikacji wieku win tub narkotyków [3J.
Ma teri ałe m um oż liwiającym a n a li zę m og ą by ć nawet bardzo małe masy próbek. W Polsce istni eją trzy
d u ż e laboratoria radiowęglowe , w Poznaniu, w Skale
pod Krakowem i najstarsze w Gliwicach. Jednak tylko
"Problemy Kryminalistyki" na
p ozn ań s ki e
laboratoriu m ma najnowocześniejszą apatypu AMS (Acce/erator Mass Spectrometry) pozwalającą anali zować próbki miligramowe. Laboratorium w Zurychu mierzy nawet mikrogramy, ale to dotyczy raczej spraw zupełnie wyjątkowych (tam, między
innymi, była badana autentyczność całunu turyńskie­
go). Pozos tał e wymienione polskie laboratoria wymagają do datowania kilku gramów materiału .
Z organizmu ludzkiego do datowania radiowęglo­
wego n a d aj ą si ę n a stę p uj ą c e materiały: włosy, lipidy
z kości i szpik kostny. Kolagen , preparowany w specyficzny sposób, poz wal ają cy na wydzielenie róż n ych
frakcji, m łodszy ch i starszych [4], może również b yć
raturę
u ż yteczn y.
Adam Walan us
BIBLIOGRAFIA
1. Wa lanus A. , Goslar T.: Datowanie ra d i ow ęg l ow e , Wyd.
AGH, Kraków 200 9, s. 148 .
2. Hua
a., Barbetti M.: Review ot Tropospheric Bomb 14C
Data for Carbon Cycle Modeling and Aga Calibration Purpo-
ses, Radiocarbon 2004, Voi 46, nr 3, s. 1273-1 298.
3. Zoppi U., Skopec Z., Skopec J., Jones G., Flnk D.,
Hua a" Jacobsen G., Tun iz C., Williams A.: For ensic app licatlons ot 14C bomb-pulse dating , Nuclear Instruments and
Methods in Pnysics Research B 2004, 223-224, s. 77[}-775.
4. Wild E.M., Arlamovsky K.A., Golser R.. Kulschera
W., Priller A., Puchegger S., Rom W., Sleier P., Vycudilik
W. : 14C dat ing with the bomb peak : An apptication to tore ns!c
medicine, Nuclear Inst ruments an d Methods in Phys ics Researen B 2000. 172 , s. 944-950.
liście
Infonnujemy, że kwartalnik " Problemy Kryminalistyki"
czasopism punktowanych
został
pozytywnie oceniony przez Ministerstwo
Nauki i Szkolnictwa Wyższe go i na podstawie § 4 ust. 4 pkt 2 roz porządz eni a Ministra Nauki
i Szkolnictwa
Wyższego
z dnia 17
paźdz iernika
2007 roku w sprawie kry teriów i trybu przyznawania
oraz rozliczania środ ków fin ansowych na d zi ał aln o ść
znalaz ł się
s ta t u tową
na l i śc ie czasopism punktowanych. Oznacza lo
(OzU Nr 205, poz. 1489)
włąc zenie artykułó w
publi kowanych
w " Problemach Krym inalistyki " do oceny parametrycznej j ednostek naukowych .
Za
70
publikację naukową
w naszym
czasopiśmie
przyznawane
są
cztery punkty.
PROBLEMY KRYMINALISTYKI 268
(kwiecień-czerwiec)
2010