Radiokarbondatering Kalkulator - Beregn C-14 Prøvens Alder
Beregn alder på organiske prøver ved bruk av karbons-14 nedbrytning. Oppgi C-14 prosent eller forhold for å bestemme når et organism døde. Inkluderer formler, virkelige eksempler og begrensninger ved radiokarbondatering.
Radiokarbondatering Kalkulator
Radiokarbondatering er en metode som brukes til å bestemme alderen på organiske materialer ved å måle mengden gjenværende karbon-14 (C-14) i prøven. Denne kalkulatoren estimerer alderen basert på nedbrytningsraten til C-14.
Skriv inn prosenten av gjenværende C-14 sammenlignet med en levende organisme (mellom 0,001% og 100%).
Karbon-14 Nedbrytningskurve
Hvordan Radiokarbondatering Fungerer
Radiokarbondatering fungerer fordi alle levende organismer absorberer karbon fra omgivelsene, inkludert en liten mengde radioaktiv C-14. Når en organisme dør, slutter den å absorbere nytt karbon, og C-14 begynner å brytes ned med en kjent hastighet.
Ved å måle mengden gjenværende C-14 i en prøve og sammenligne den med mengden i levende organismer, kan forskere beregne hvor lenge siden organismen døde.
Radiokarbondateringsformelen
Dokumentasjon
En radiokarbondateringskalkulator anslår alderen til en organisk prøve ut fra mengden karbon-14 den fortsatt inneholder. Karbon-14 er en radioaktiv form for karbon som brytes ned med en fast, kjent hastighet. Derfor viser en måling av hvor mye som er igjen, hvor lenge siden kildeorganismen døde.
Hva er radiokarbondatering?
Radiokarbondatering, også kalt karbon-14-datering, fastslår alderen til gjenstander som inneholder karbon og en gang var del av en levende organisme. Metoden fungerer på tre, bein, skall, trekull, tekstilfibre og lignende rester. Den fungerer ikke direkte på stein, metall eller keramikk, siden disse aldri var del av et levende karbonkretsløp.
Metoden ble utviklet på slutten av 1940-årene av den amerikanske kjemikeren Willard Libby, som mottok 1960 Nobelprisen i kjemi for oppdagelsen.
Hvordan karbon-14 dannes og brytes ned
Kosmisk stråling som treffer den øvre atmosfæren, omdanner nitrogenatomer til karbon-14. Dette karbon-14-et reagerer med oksygen og danner karbondioksid, som planter tar opp under fotosyntesen. Dyr spiser plantene, så karbon-14 spres gjennom næringskjeden. Så lenge en organisme lever, tar den stadig opp nytt karbon. Derfor holder forholdet mellom karbon-14 og vanlig karbon-12 seg nær forholdet i atmosfæren.
Når organismen dør, slutter den å ta opp nytt karbon. Karbon-14-et som allerede finnes i den, fortsetter å brytes ned til nitrogen uten å bli erstattet. Halvparten forsvinner hvert 5 730. Dette tidsrommet kalles halveringstiden for karbon-14.
Formelen for radiokarbondatering
Kalkulatoren bruker denne formelen:
t = −τ × ln(Nₜ / N₀)
- t er prøvens alder, målt i år
- τ (tau) er middellevetiden for karbon-14: 8 267 år, funnet ved å dele halveringstiden (5 730 år) på den naturlige logaritmen til 2
- Nₜ er mengden karbon-14 i prøven i dag
- N₀ er mengden karbon-14 organismen hadde da den døde
- ln er den naturlige logaritmen
Forholdet Nₜ / N₀ kan angis som prosentandelen karbon-14 som er igjen, eller som forholdet mellom prøvens nåværende måling av karbon-14/karbon-12 og forholdet i en levende organisme.
Denne kalkulatoren bruker den målte halveringstiden på 5 730 år. Laboratorier oppgir fortsatt «konvensjonelle radiokarbonaldre» med Libbys eldre verdi på 5 568 år, etter avtale, slik at gamle og nye dateringer forblir sammenlignbare. Aldre fra denne kalkulatoren er derfor omtrent 3 % større enn et laboratoriums konvensjonelle alder for den samme prøven.
Slik beregnes radiokarbonalder: Eksempel
Anta at en beinprøve har 25 % av sitt opprinnelige karbon-14 igjen.
- Konverter prosentandelen til en brøk: 25 % = 0,25
- Beregn den naturlige logaritmen: ln(0,25) ≈ −1,386
- Multipliser med −τ: t = −8 267 × (−1,386) ≈ 11 460 år
Siden 25 % er nøyaktig én fjerdedel, stemmer dette også direkte med halveringstiden: 25 % igjen tilsvarer to halveringstider, og 2 × 5 730 = 11 460 år.
Forholdsmetoden gir samme type svar. Hvis forholdet mellom karbon-14 og karbon-12 i en prøve i dag er 0,5, og det opprinnelige forholdet i en levende organisme er 1,0, gir forholdet 0,5 ÷ 1,0 = 0,5 én halveringstid, eller 5 730 år.
Slik leses kalkulatorens resultat
Kalkulatoren viser aldre under 1 000 år som et helt antall år. En prøve med 90 % av karbon-14-et igjen får for eksempel en alder på omtrent 871 år, vist som «871 år».
For aldre på 1 000 år eller mer vises resultatet i tusen år med to desimaler. Eksempelet ovenfor med 25 % igjen, 11 460 år, vises som «11,46 tusen år».
Under resultatet viser et diagram den eksponentielle nedbrytningskurven fra 0 til 50 000 år. Den angitte prøven vises som et eget punkt på kurven når alderen er over 0 og innenfor vinduet på 50 000 år. En prøve med 100 % av karbon-14-et igjen har en alder på 0, så det tegnes ikke noe punkt for den. Nedlastingsmenyen i diagrammet eksporterer også kurven som et regneark med det området og trinnet leseren velger.
Gyldige inndataområder
- Prosentandel karbon-14 som er igjen: må være større enn 0 og høyst 100
- Nåværende og opprinnelige forhold mellom karbon-14 og karbon-12: begge må være positive tall, og det nåværende forholdet kan ikke være større enn det opprinnelige
En verdi utenfor disse områdene gir en feilmelding i stedet for et resultat.
Hva radiokarbondatering kan og ikke kan datere
Radiokarbondatering fungerer bare på materiale som en gang var levende og tok opp karbon fra atmosfæren: tre, trekull, bein, gevir, skall, frø, tekstilfibre, lær og pergament. Metoden kan ikke datere stein, keramikk eller metall direkte. Organiske rester i en krukke, eller trekull funnet ved siden av et steinredskap, kan noen ganger brukes som grunnlag for datering av selve gjenstanden.
Metoden fungerer best på prøver som er omtrent mellom 300 og 50 000 år gamle. Under omtrent 300 år har industriell forurensning og atomvåpenprøvesprengninger forstyrret karbon-14-registreringen i atmosfæren så mye at dateringene blir upålitelige. Over omtrent 50 000 år er under en kvart prosent av det opprinnelige karbon-14-et igjen, omtrent 0,24 %, noe som er for lite til å måles nøyaktig selv med følsomt laboratorieutstyr.
Feilkilder
Tre problemer fører oftest til at en radiokarbondatering blir feil.
Forurensning tilfører moderne karbon til gammelt materiale, slik at en prøve virker yngre enn den faktisk er. Kjemikalier i jord, konserveringslim og bakterier kan alle tilføre slikt karbon.
Reservoareffekten får noen prøver til å virke eldre enn de er. Marine skall og fiskebein tar opp karbon fra sjøvann som allerede inneholder gammelt, «forhåndslagret» karbon. Dette kan legge flere hundre til et par tusen år til den tilsynelatende alderen.
Kalibrering er nødvendig fordi mengden karbon-14 i atmosfæren ikke har vært konstant gjennom historien. Forskere korrigerer rå radiokarbonaldre til kalenderår ved hjelp av kalibreringskurver basert på årringer, koraller og innsjøsedimenter. Denne kalkulatoren oppgir den rå, ukalibrerte alderen, ikke et kalenderår.
En kort historikk
Willard Libby og kollegene hans ved University of Chicago utviklet radiokarbondatering etter andre verdenskrig. Libby foreslo metoden i 1946 og publiserte de første radiokarbondateringene i 1949. Han mottok Nobelprisen i kjemi i 1960. Senere ble teknikken utvidet med akseleratormassespektrometri, introdusert i 1977. Denne metoden teller karbon-14-atomer direkte og trenger en langt mindre prøve enn de eldre tellemetodene.
Ofte stilte spørsmål
Hva er den høyeste alderen radiokarbondatering kan måle?
Omtrent 50 000 år. Etter dette er det for lite karbon-14 igjen i en prøve til at det kan måles pålitelig.
Kan radiokarbondatering datere dinosaurfossiler?
Nei. Dinosaurene døde ut for omkring 66 millioner år siden, langt utenfor metodens grense på omtrent 50 000 år. Fossilbein har dessuten mistet sitt opprinnelige karbon, som er blitt erstattet av mineraler gjennom millioner av år.
Hvorfor bruker formelen 8 267 i stedet for halveringstiden på 5 730 år?
8 267 år er middellevetiden for karbon-14, funnet ved å dele halveringstiden på den naturlige logaritmen til 2. Ligningen for eksponentiell nedbrytning trenger middellevetiden, ikke halveringstiden, for å omforme et forhold direkte til en alder.
Gir radiokarbondatering et kalenderår?
Nei. Metoden gir en rå radiokarbonalder som må omregnes til et kalenderår ved hjelp av en kalibreringskurve, fordi nivåene av karbon-14 i atmosfæren har variert over tid.
Kan radiokarbondatering brukes på gjenstander av stein eller metall?
Nei. Metoden fungerer bare på materiale som en gang inneholdt levende karbon. Gjenstander av stein og metall kan noen ganger dateres indirekte gjennom organisk materiale som er funnet begravd sammen med dem.
Hvor nøyaktig er radiokarbondatering?
Moderne akseleratormassespektrometri kan måle en prøves rå radiokarbonalder med en nøyaktighet på omtrent 20 til 50 år for materiale som er yngre enn 10 000 år. Nøyaktigheten blir dårligere for eldre prøver og avhenger i stor grad av hvor godt prøven var bevart før undersøkelsen.