Karbondatering

Arkeologi

Disipliner Egyptologi Historisk arkeologi Klassisk arkeologi Nordisk arkeologi Marinarkeologi Historisk osteologi Industriell arkeologi Arkeologisk teori

Metode Overflateundersøkelse Åkervandring Prøvestikk Utgravning Maskinell flateavdekking Stratigrafi

Terminologi Struktur Artefakter

Datering Dendrokronologi Karbondatering Termoluminescens Typologi

Karbondatering, radiokarbondatering eller C-14 metoden («karbon-fjorten»-metoden) er en metode for absolutt datering av organisk materiale. Metoden er basert på at alle levende organismer inneholder en liten konsentrasjon med den radioaktive karbonisotpen ¹⁴C. Så lenge organismen er i live, vil mengden av radioaktiv ¹⁴C være konstant fra næringsinntak. Når organismen dør, tas det ikke lenger opp radioaktivitet, og mengden ¹⁴C i organismen går langsomt ned. Karbonisotopen med atommasse 14 har en kjent halveringstid på 5 730 år, noe som betyr at etter denne tiden er kun halvparten av mengden ¹⁴C tilbake. Ved å isolere karbonet i prøven og måle mengden radioaktivitet i forhold til ferskt organisk materiale, kan man dermed regne seg ut til når organismen levde. Fordi halveringstiden er 5730 år, vil ¹⁴C-konsentrasjonen etter rundt 50 000 år bli så liten at den er vanskelig å måle.

¹⁴C i prøven endres ikke av varmepåvirkning, og de materialene som vanligst dateres i arkeologien er trekull eller forkullede frø. Dette fordi et forkullet organisk materiale bevares bedre enn det som er uforkullet. Ved en arkeologisk utgravning der bevaringsforholdene er dårlige, er det som regel kun det forkullede materialet som er best bevart. I teorien kan imidlertid et hvert organisk materiale, som for eksempel tre, bein, lær eller tekstiler, dateres ved hjelp av ¹⁴C-metoden.

Utvikling

Metoden ble utviklet av den amerikanske kjemikeren Willard Frank Libby på slutten av 1940-tallet. Libby hadde sammen med andre vitenskapsmenn forsket på kosmisk stråling under andre verdenskrig. De fant ut at partiklene som stadig bombarderer jorden produserer nøytroner, som igjen reagerer med nitrogenatomer og danner karbonisotopene ¹⁴C, eller radiokarbon. Disse isotopene har åtte nøytroner i kjernen istedenfor seks som i vanlig karbon, ¹²C. De er derfor ustabile, noe som resulterer i at mengden radioaktivitet reduseres med en kjent hastighet. Libby anslo at halveringstiden var 5 568 år, noe som senere ble justert til 5 730 ( /- 30)år. Noe av det største Libby oppnådde, var å lage et redskap for å måle mengden ¹⁴C. Mengden av isotopen er svært liten til å begynne med og synkende med tiden. Libby fant ut at hvert ¹⁴C-atom reduseres ved betastråling, noe han klarte å måle med en geigerteller. Dette er fremdeles prinsippet i moderne ¹⁴C-datering.

Ustabile varianter av karbon dannes konstant i øvre lag av atmosfæren. Disse tas opp av planter, og ¹⁴C spres dermed videre i næringskjeden. Hver gang en geigerteller gir fra seg et klikk i kontakt med en organisme, registrerer den at den ustabile kjernen til en slik isotop slipper det ekstra nøytronet den tok imot i øvre luftlag. Når vi slutter å spise, eller når et tre dør, blir mengden karbon låst, betastrålingen fra C-14 reduseres tilsvarende med C-14s reduksjon. Ved hjelp av ¹⁴C-datering, kunne man bevise at likkledet i Torino var et falskneri, ettersom karbonet i linet først hadde tapt seg fra 1300-tallet.

Bombepulsteknikken

I årene 1955-63 foretok USA, Sovjetunionen og flere andre mer enn 500 atombombesprengninger i verden og doblet dermed atmosfærens innhold av radioaktivt karbon 14, slik at alle levende organismer så å si fikk et datostempel. På dette grunnlag kunne man utvikle «bombepulsteknikken», for den brå økningen av karbon 14 i luften gjorde det mulig å datere med stor presisjon alt som har levd fra 1950-tallet. I 1963 opphørte prøvesprengningene, og dermed avtok luftens karbon 14-innhold til dagens nivå, noen få prosenter høyere enn før 1955. Denne kurven («pulsen») gjør det mulig å fastslå når kroppens forskjellige celler ble dannet. Atomene telles i et akseleratormassespektrometer som akselererer ioner opp til ekstremt høye energier, og skjelner mellom karbon 14-atomer og andre atomer. Da kan det med en nøyaktighet på 18 måneder fastslås når cellenes DNA ble dannet. Det ble hentet vev fra hjernen (neocortex og oksipitallappen) hos 17 personer som døde i perioden 2003-04. Var personen født i 1970, men cellene dannet i 1990, ville det bety at det dannes nye nerveceller hele livet. Men det viste seg at nervecellene fra de to hjerneområdene var dannet samtidig med personen, og dermed kunne det dokumenteres at disse områdene av hjernen ikke danner nye nerveceller.

Feilkilder og presentasjon av resultater

Det finnes en rekke feilkilder i forbindelse med C-14 datering. For eksempel kan ujevn bakgrunnsstråling eller tellefeil føre til unøyaktigheter. En datering vil derfor alltid følges av et tall som utgjør en feilmargin. En prøve vil for eksempel kunne komme ut med formuleringen 3500±100 BP. Det første tallet er året BP (Before Present). Det neste tallet utgjør en statistisk feilmargin. Karbondateringer kan kalibreres med dendrokronologiske data, for å gjøre dateringen enda mer nøyaktig. Dette betyr at prøven kalibreres til «historiske» årstall, altså kalenderår.

I Norge dateres ¹⁴C-prøver ved Nasjonallaboratoriene for datering, ved Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet i Trondheim.