Arkeologer kommer i allt högre grad att behöva förlita sig på andra tekniker än kol-14 eftersom utsläppen fortsätter att förändra sammansättningen av kolisotoper i luft.

Andelen CO2 med kol-14

Forskarna som spårar de ständigt stigande nivåerna av atmosfärisk koldioxid har definierat ett gränsvärde. Från och med 2021 har förbränningen av fossila bränslen officiellt förändrat sammansättningen av kolisotoper i luften på norra halvklotet tillräckligt för att ta bort en användbar signal från kärnvapentestning.

Detta kan orsaka problem för värdefulla koldateringstekniker. Moderna föremål ser nu ut som föremål från tidigt 1900-tal när det gäller radiokoldatering. Det kan snart göra det svårt att avgöra om något är 1 000 år gammalt eller modernt.

Koldateringstekniker bygger på det faktum att det finns flera isotoper av kol i luften. Stabilt kol-12 är det vanligaste. Men det finns också en liten mängd radioaktivt kol-14, som genereras främst när kosmiska strålar interagerar med atmosfären. Andelen kol-14 varierar naturligt över tiden.

Levande saker absorberar båda typerna av kol. Efter att de dör börjar de relativa mängderna av de två isotoperna förändras när det radioaktiva kolet-14 sönderfaller med en halveringstid på 5 700 år. Genom att mäta hur mycket kol-14 som finns kvar i ett föremål kan forskare datera organiska material, som trä, tyg eller ben, som är upp till cirka 55 000 år gamla. Vanligtvis, ju mindre förhållandet mellan kol-14, desto äldre är materialet.

Mellan 1952 och 1962 släppte testningen av kärnvapen en spik av "bombkol" som snabbt fördubblade mängden kol-14 i luften. Sedan dess har kol-14 långsamt absorberats av levande varelser och havet. Samtidigt har förbränningen av fossila bränslen snabbt släppt ut koldioxid som inte innehåller kol-14.

Från och med 2021 har dessa två effekter officiellt upphävt varandra på norra halvklotet (se "Ändrat kol"). Det betyder att kol-14-kvoten i moderna material nu är densamma som i de från förindustriell tid. Och eftersom fossila bränslen fortfarande förbränns, kommer andelen kol-14 i luften att minska ytterligare, vilket efterliknar förhållanden ännu längre i det förflutna. År 2050 kommer kol-14-förhållandet att likna det som det var på medeltiden (mellan femtonde och femtonde århundradena).

När andelen kol-14 i luften varierar över tid, kan dateringen inte alltid skilja ett datum från ett annat. Detta är sant för perioden 800 f.v.t. till 400 f.v.t. Fenomenet med fossila bränslen som eliminerar bombkol ökar förvirringen ytterligare.

För moderna föremål som bara är decennier gamla är sönderfallet av kol-14 försumbart. Men den snabba ökningen av kol-14 som frigörs av kärnvapen har skapat en diagnostisk "bombkurva" av kol-14-nivåer. Det betyder att mängden kol-14 i ett föremål kan ge en exakt tidsstämpel för organiskt material som bildats mellan omkring 1960 och 2020. Der har använts för att bland annat upptäcka ålder på whisky och kinesiskt te liksom på grundvatten till mänskliga celler.

Forskare har länge vetat att slutet för denna teknik var på väg, men ökade CO2-utsläpp har påskyndat processen. Under de kommande decennierna, när användningen av fossila bränslen avtar och bombkurvan planar ut, kommer kol-14-värdet inte längre att vara diagnostiskt för ett datum.

Bombkurvans bortgång innebär att forskare i allt högre grad kommer att behöva förlita sig på andra tekniker eller isotoper för att göra sin datering, inklusive en tredje typ av kol, kol-13. [1]

Kolisotoper

Kolisotoper är isotoper av grundämnet kol (C), det vill säga atomer och kärnor med 6 protoner och olika antal neutroner. Kol har 15 kända isotoper, varav 2 är stabila (12C och 13C).

Den mest långlivade radioisotopen är 14C, med en halveringstid på 5730 år. Det är också den enda radioisotopen som förekommer naturligt - spårmängder är bildade kosmogeniskt genom reaktionen 14N + 1n → 14C + 1H. Den mest stabila syntetiska radioisotopen är 11C, som har en halveringstid på 20,334 minuter. Alla andra radioisotoper har halveringstider under 20 sekunder, de flesta under 20 millisekunder. Den minst stabila isotopen är 8C, med en halveringstid på 1,98739 zeptosekunder.[2]

Källor

• Carbon dating hampered by rising fossil-fuel emissions, Nature (2022-07-27)
• Kolisotoper, Wikipedia