SZÉPMŰVÉSZETI MÚZEUM

Radiokarbon keltezés

Budapest Múmia Projekt

2012. augusztus 30. - szeptember 30.

Az úgynevezett radiokarbon vizsgálat az egyik legelterjedtebb abszolút keltezési módszer a régészetben, mely a szén egyik izotópjának (14-es tömegszámú szén, azaz e14C) radioaktív bomlására épül. A szén elemnek a természetben három izotópja fordul elő, attól függően, hogy az atommagban milyen a protonok és neutronok aránya.

A három szénizotóp közül a 12-es tömegszámú szén izotóp (e12C )atommagjában 6-6 proton illetve neutron található és a szénminták 98,9%-át teszi ki, míg az eggyel nagyobb tömegszámú szén izotóp ( e13 C ) 1,1%-ban van jelen. A legritkább, 1 billióból mindössze egyszer előforduló szénizotóp (e14 C ) a földi légkör felső rétegében keletkezik kozmikus sugárzás hatására stabil nitrogén-14 (e14 N ) izotópból egy proton neutronná alakulásával, így az atommagjában hat proton mellett nyolc neutron található.

Radiokarbon keltezés

Az emiatt rendkívül instabil izotóp meghatározott felezési idő során radioaktív sugárzás kíséretében fokozatosan visszabomlik stabil nitrogénizotóppá (e14 N ). A felezési idő, mely során a radioaktív izotóp atomjainak száma a felére csökken a szénizotóp esetében 5730 év.

A szénizotóp felezési idejére alapuló abszolút keltezési módszert Willard Frank Libby amerikai kémikus írta le először a második világháború idején. Libby 1949-ben publikálta az első radiokarbon módszerrel számolt adatait, 1960-ban pedig kémiai Nobel-díjat vehetett át a módszer kidolgozásáért.

A radiokarbon keltezési módszer alapját Libby azon feltételezése jelentette, hogy a e14C  aránya a stabil e12 C  izotóphoz képest a légkörben, a széndioxidon keresztül fotoszintetizálással a növényekben, azokon keresztül pedig más élőlényekben állandó.
A e14 C felvétel az élőlény halálával megszűnik és elkezdődik az izotóp meghatározott idejű feleződése. Ezalapján az élő szervezetből származó mintában mért e14C izotóp mennyiségéből meghatározhatóvá válik, hogy az adott élő szervezetben mikor szűnt meg a szénizotóp felvétele, azaz, emberek esetében mikor halt meg az illető.

A rendkívül kis mennyiségben meglévő  e14C  szénizotóp mérését kezdetben Libby kutatása nyomán az atomok bomlása során felszabaduló radioaktív sugárzás mérésével végezték. Az 1980-as évektől egyre modernebb számlálási módszerek kidolgozása révén ma már mindössze pár gramm csont is elegendő a mintavétel során.
A viszonylagegyszerűnek tűnő módszer azonban számtalan ponton tartalmaz bizonytalan tényezőket, melyek nagyban korlátozzák az abszolút keltezés pontosságát illetve nehezítik a pontos kormeghatározást. Az első ilyen tényező a minta mennyisége, amelyet a mérési módszer fejlettségén túl a minta széntartalma, állapota és az esetleges szennyező anyagok jelenléte is befolyásol. A múmiák esetében az ilyen „szennyező anyagok" a mumifikálásnál használt szerves anyagok formájában nagy mennyiségben megtalálhatóak a csontok felületén, ezért a csontokból származó eredmények megbízhatóságát gyakran a múmiapólyából vett minták elemzésével végzik.

A módszer legnagyobb bizonytalansági tényezőjét ezen túl az a felismerés adta, hogy Libby feltevésével ellentétben a föld légkörének e14 C tartalma közel sem tekinthető állandónak. Nagyban befolyásolja azt például a légkör CO2- tartalmának változása, a Napfolt-tevékenység vagy a Föld mágneses terének időbeni változásai.
További bizonytalansági tényezőt jelent, hogy a radiokarbon izotóp Föld légkörében való eloszlása sem azonos, azaz eltérő lehet egyidős északi és deli féltekéről származó minták esetében.

A radiokarbon eredmények ezen bizonytalansági tényezőinek kiküszöbölésére a kapott eredményeket korrigálni kell, azaz kalibrálni a keltezéseket. Az adatok kalibrációja empirikus úton történik, azaz más módszerekkel (például a fák évgyűrűinek vizsgálatán alapuló dendrokronológiai datálással) keltezett széntartalmú minták eredményét vetik össze az ezekből származó hagyományos radiokarbon eredményekkel és ezalapján fejlesztenek kalibrációs adatbázist a későbbi vizsgálatokra.