Karbon 14 Tarihlendirme Yöntemi Nedir?

Sizce arkeolojik kazıda yıllar sonra bulunan bir fosilin yaşı nasıl hesaplanır hiç düşündünüz mü? Buzullar içerisinde bulunan bir insan cesedinin hangi zamana ait olduğunu nasıl bilebiliriz? Ya da bir fay hattındaki hareketlerin veya jeolojik tabakaların tarihlendirilmesi nasıl yapılır? Tüm bu soruların cevabı Karbon 14 Tarihlendirme Yöntemi ‘nde saklı. Karbon 14 Yöntemi nedir? Karbon 14 atomu doğada nasıl oluşur? Karbon 14 tarihlendirme yöntemi hangi alanlarda kullanılır? sorularına bu yazımda hep birlikte cevap arayacağız.

 

 

Karbon 14 Tarihlendirme Yöntemi

Kimyager Dr.Willard Libby 1947 ‘de Science dergisine, keşfinin temellerini oluşturan “Kozmik Radyasyondan Radyokarbon” başlıklı makalesini yazdığında keşfinin 21. yüzyılda ulaşacağı boyutları asla tahmin edemezdi.

Bu makaleyi yazdığı dönemi takip eden dönemlerde geliştirdiği karbon 14 (radyokarbon) tarihleme yöntemi ile 1960 yılında Nobel Kimya Ödülünü kazandı.

 

Karbon 14 Tarihlendirme Yöntemi

Dr.Willard Libby / Karbon 14 Tarihlendirme Yöntemi

 

Karbon 14 Atomu Doğada Nasıl Oluşur?

Her canlıda karbon atomu bulunur.

Fakat birden fazla karbon türü vardır. Karbon atomlarının çoğu 6 proton ve 6 nötrondan oluşur. Bu karbona Karbon 12 denir. Yeryüzündeki karbonun %98,89 ‘unu oluşturur.

Karbon 14 kararlı bir element olmadığı için havada tek başına bulunamaz. Karbon 14 ‘ün oluşması için bazı kimyasal olayların gerçekleşmesi gerekir. İşte tam burada kimya bilgilerimizi birazcık tazelememiz gerekebilir. Telaş yok, görseller üzerinden kolayca anlatmak niyetindeyim.

Uzaydan gelen kozmik ışıklarla (ki bu ışınların büyük bir çoğunluğu güneşten gelir.) etkileşen havadaki atomlar yüksek enerjili nötron parçacıkları salar. Bu nötronlar havada en yüksek oranda (yaklaşık %78) bulunan azot (N) ile çarpışarak azot atomlarından bir proton salınmasına yol açar. Bir nötron kazanıp, bir proton kaybeden azot atomu Karbon 14 atomuna dönüşür.

Karbon 14 Tarihlendirme Yöntemi

Bir nötron kazanıp bir proton kaybeden azot atomu, Karbon 14 atomuna dönüşür.

 

Karbon 12 atomu kararlı bir yapıdadır. Karbon 14 ise karasızdır ve oksijenle birleşerek karbondioksiti oluşturur.

Bitkiler fotosentez yaparak atmosferden karbondioksit alırlar ve organik moleküller oluşturmak için bu karbondioksiti kullanırlar. Böylece Karbon 14 atomu bitkilerde depolanmış olur.

Hayvanlar ve insanlar bu bitkileri veya bu bitkileri tüketenleri tüketerek karbon 14 atomunu yaşadıkları süre boyunca almaya devam ederler. Yani besin zinciri sayesinde karbon 14 bütün canlıların yapısında bulunur hale gelmiş olur.

 

Karbon 14 Tarihlendirme Yöntemi

Karbon 14 Atomu Doğada Nasıl Oluşur?

 

Karbon 12, Karbon 13 atomları ile Karbon 14 atomu izotop atomlardır. Yani atom numaraları aynı, kütle numaraları farklıdır.

Daha anlaşılır bir ifade ile aynı elementin farklı kütleli varyasyonlarına izotop adı verilir.

 

İzotop Karbon Atomları

Kütleleri Farklı Karbon Atomları

 

Bu bölüme kadar kararsız ve radyoaktif yapıdaki bir element olan Karbon 14 ‘ün doğada nasıl oluştuğunu ve karbon döngüsünden kısaca bahsettik.

Peki Karbon 14 ‘ü tarihlendirme yönteminde nasıl kullanıyoruz?

 

 

Karbon 14 Tarihlendirme Yöntemi Nedir?

Her canlıda bulunan Karbon 14 atomlarının birer nükleer saat gibi çalışılmasından dolayı yani Karbon 14 atomunun yarılanmasından yararlanılarak yapılan tarihlendirme yöntemidir.

Canlılar hayatta oldukları sürece yapılarına besin zinciri sayesinde Karbon 14 alırlar. Öldüklerinde ise dışarıdan karbon 14 alımı durur ve zamanla vücuttaki karbon 14 miktarı azalmaya başlar.

Karbon 14 ‘ün yarılanma süresi 5730 yıl kadardır. Yani daha açık ifadeyle bir canlı öldükten 5730 yıl sonra vücudundaki karbon 14 miktarı yarıya iner.

 

Karbon 14 'ün Yarılanması

Bir canlı öldükten 5730 yıl sonra vücudundaki karbon 14 miktarı yarıya iner.

 

Karbon 14 'ün Yarılanmasının Grafiksel Gösterimi

Karbon 14 ‘ün Yarılanmasının Grafiksel Gösterimi (5 Kez Yarılanmış Karbon 14 Örneği)

 

Karbon 14 ile tarihlendirme yöntemini bir kum saati ile modelleyebiliriz. Kum saatinin üst kısmındaki kumun tamamının karbon 14 atomu olduğunu düşünelim.

Bu kum saatini çevirdiğimizde, üst kısımda başlangıçta ne kadar kum olduğunu ve ne kadar kumun, ne kadar zamanda alttaki bölmeye geçtiğini bilirsek, herhangi bir zamanda saati çevirdiğimiz andan itibaren o ana kadar ne kadar zaman geçtiğini hesaplayabiliriz.

 

Karbon 14 Tarihlendirme Yöntemini Kum Saati İle Modelleme

Karbon 14 Tarihlendirme Yöntemini Kum Saati İle Modelleme

 

Başlangıçtaki karbon 14 miktarını ve bu miktarın 5730 yılda yarılanacağını biliyorsak, o andaki karbon 14 miktarına bakarak canlının ölümünden sonra ne kadar zaman geçtiğini de hesaplayabiliriz.

Peki başlangıçtaki karbon 14 miktarını nasıl bilebiliyoruz?

İşte burada da yardımımıza vücuttaki karbon 12 miktarı yetişiyor. Canlılar ölseler dahi vücutlarındaki karbon 12 miktarı hep sabit kalıyor. Ayrıca canlı vücutlarındaki karbon 14 ′ün karbon 12 ′ye oranının da sabit olmasından dolayı karbon 14 miktarının başlangıçta ne kadar olduğunu tespit edebiliyoruz.

 

Karbon 12 Sabit Kalırken, Karbon 14; 5730 yılda bir yarı miktarına geriler.

Ölen Canlılarda Karbon 12 Sabit Kalırken, Karbon 14; 5730 yılda bir yarı miktarına geriler.

 

 

Karbon 14 Tarihleme Yöntemi İle Kaç Yıl Öncesine Kadar Yaş Tespiti Yapılabilir?

Şu an ki teknoloji ile 50.000 yıla kadar yaş tespiti yapılabilmektedir. Karbon 14 analizi ile yapılan yaş tayinine “radyokarbon yaşı” adı verilir.

Literatürlerde bu sınırdan 60.000 yıl olarak bahsedilse de standart uygulamalarda ulaşılan yaş sınırından ziyade özel araştırmalar sonucunda bulunmuş yaş sınırıdır.

Karbon 14 laboratuvarlarında yaygın olarak en eski 43.000-50.000 yıl öncesine tarihleme yapılabilmiştir.

Karbon 14 tarihlendirme yöntemi bize tam olarak bir yaşı vermez. Belirli bir yaş aralığının belirlenmesini sağlar. Bu kadar hızlı gelişen teknolojide zaman ne gösterir bilinmez ama ilerleyen dönemlerde çok hassas ölçümler yapılarak belki de gerçek yaşına çok yakın ölçümler yapılabilir.

 

 

Karbon 14 Tarihlendirme Yöntemi İle Yaş Tespiti Yapılan Bazı Örnekler

Arkeoloji alanında son yılların en büyük keşfi olan ve insanlık tarihine yeniden ışık tutan Göbeklitepe ‘nin Çatalhöyük ‘ün ve Anadolu’ daki bir çok yerleşimin tarihlendirilme çalışmaları karbon 14 testi ile yapıldı.

Marmaray projesi kapsamında İstanbul-Yenikapı çevresinde yapılan kazılarda Bizans dönemine ait pek çok kalıntı bulunmuş ve bu olay arkeologları oldukça heyecanlandırmıştı. Heyecanlanmakta haklı oldukları karbon 14 yöntemi sonucunda ortaya çıktı. İstanbul ’un bilinen tarihi 2.500 yıl iken Marmaray inşaat çalışmalarında yapılan arkeolojik kazılarla 8.500 yıl olduğu anlaşıldı.

1991 yılında iki Alman dağcı, İtalya-Avusturya sınırındaki Alp dağlarının Tisenjoch bölgesinde buldukları (buzullar içerisinde bulunması sebebi ile Buzadam Otzi diye adlandırılan) insan cesedinin yaşı yine karbon 14 tarihlendirme yöntemleriyle saptanmış. Yaklaşık olarak M.Ö 3370-3100 tarihlerinde yaşamış bir insan olduğu tespiti yapılmıştır.

 

Buzadam Otzi

1991 yılında iki Alman Dağcı South Tyrol,
Hans Kammerlander (soldaki) ve Reinhold Messner (sağdaki) Tarafından Bulunan “Buzadam Otzi”

 

Yine aynı bölgeye yakın bir yerde 2003 tarihin bilinen en eski kar ayakkabısı bulundu. Bu ayakkabının yaklaşık olarak 5800 yıllık bir ayakkabı olduğu yine aynı yöntemle tespit edilmiştir.

 

Yaklaşık 5800 Yıllık Kar Ayakkabısı

İtalya Askeri Coğrafi Enstitüsü ’nde haritacı olan ve İtalya-Avusturya sınırını haritalayan Simone Bartolini tarafından tesadüfen bulundu.

 

 

Karbon 14 Tarihleme Yönteminde Sapmalara Neden Olan Durumlar

Bazı doğa olayları sonucunda sabit olan karbon 12 ile karbon 14 oranı değişebilir. Buna örnek olarak yanardağ patlamaları sonucu atmosfere çok miktarda karbon 12 içeren karbondioksit salınması verilebilir. Atmosfere salınan bol miktarda karbon 12 ile karbon 14/karbon 12 oranı bozulacağı için bu bölgelerde yaş hesaplamaları daha eski tarihlere dayanabilir.

Karbon 14 / karbon 12 oranında sapmalar meydana getiren diğer bir olay ise güneş patlamalarıdır. Bu patlamalar sonucunda atmosfere ulaşan kozmik ışınlar karbon 14 seviyesinin artmasına neden olur.

Dünyadaki karbon 14/karbon 12 oranını bozan en büyük etkenlerden biride 1950 ‘lerde başlayan nükleer silah denemeleridir. Bu nükleer silah denemeleri yüzünden o yıllarda karbon 14 seviyesi doğal seviyenin yaklaşık 2 katına çıkmıştır. 1955 ‘ten sonra karbon 14 seviyesinde meydana gelen bu doğal olmayan artış o dönemde tarihleme konusunda ciddi belirsizliklere neden olmuştur.

Suess Etkisi

Doğal sapmalar dışında insan nedeniyle sapmalar da oluşabilir. Kömür, petrol, doğalgaz gibi yakıtların kullanılmasıyla atmosfere çok miktarda karbon 12 yayılır. Atmosferdeki karbon 12 miktarının bu şekilde anormal olarak artıp dengenin bozulmasına “suess etkisi” denir.

 

 

Radyokarbon Yaşının Hesaplanması Hangi Alanlarda Kullanılır?

Karbon 14 ile tarihlendirme bir başka deyişle Karbon 14 testi, her ne kadar daha çok tarih ve arkeoloji alanında uygulandığı düşünülse de bu alanlar dışında;

  • Sağlık
  • Yer bilimleri
  • Çevre bilimleri
  • Kriminoloji
  • Adli tıp
  • Yasa dışı ticaret alanlarında da kullanılır.

 

 

Karbon 14 Yaş Belirleme Laboratuvarları ve AMS

İlk karbon tarihlendirme laboratuvarı 1950 ‘lerde açıldı. Karbon 14 tarihleme yönteminin en çok başvurulan yöntem olmasından dolayı dünyanın önde gelen araştırma laboratuvarlarına yayıldı. Teknolojik gelişmelerle birlikte ölçme yöntemleri gelişti ve hızlandırılmış kütle spektrometrelerin (AMS-Accelarated Mass Spectrometer) bazı üniversitelerde kullanılmaya başlanmasıyla karbon 14 tarihleme metodunda yeni bir çağ başladı.

 

Hızlandırılmış Kütle Spektrometresi (AMS-Accelarated Mass Spectrometer)

Hızlandırılmış Kütle Spektrometresi (AMS-Accelarated Mass Spectrometer)

 

AMS ile ölçüm yapılmadan önce karbon 14 atomlarının beta ışıması sayılıyor. Bu sayıma sintilasyon sayımı adı verilir. Bu sayım sonucunda göre tarihlendirme yapılıyordu. Bu yöntemde hata payının çok fazla olması, testin uzun sürmesi ve analiz için önemli miktarda örnek gerekmesinden dolayı ciddi kısıtlama yaratıyordu.

AMS ile yapılan ölçümlerde ise miligram ağırlığında örnekler yeterli olur hale geldi. Bu sayede karınca, polen, tohumlar bile karbon 14 yöntemiyle tarihlendirmek mümkün hale geldi.

Çok küçük örneklerle bu testin yapılabilir olmasından dolayı artık paha biçilmez tarihi eserin yaşı kolayca hesaplanabilir duruma gelmiş oldu.

 

 

Türkiye ‘de Karbon 14 Yöntemi İle Analiz Yapan Bir Laboratuvar Var Mı?

TÜBİTAK Marmara Araştırma Merkezi Yer ve Deniz Bilimleri Enstitüsünde 2016 yılında kurulan ve günümüzde Ulusal 1MV Hızlandırılmış Kütle Spektrometresi ile ölçüm yapan bir laboratuvar bulunmaktadır. Bu laboratuvar yüksek teknolojisi ile ulusal ve uluslararası hizmet vermektedir.

 

 

Karbon 14 İle Tarihlendirme Yöntemi Geçerli Bir Yöntem Mi?

Karbon 14 ile yaş tayinin bilimsel olarak geçerli bir yöntem olduğuna dair en önemli kanıtlardan biri ağaç analizinden elde edilen sonuçlardır.

Ağaçlar her yıl bir halka üretir. Bu halkalar sayesinde ağaçların yaşının nasıl hesaplandığını kesilmiş ya da kırılmış bir ağacın gövdesine bakarak hepimiz tahmin edebiliriz.

İşte herkes tarafından bilinen bu basit yöntem sayesinde yaşları bilinen ağaçlar ile karbon 14 tarihlendirme yöntemi sınanmıştır.

 

Görüşlerinizle, önerilerinizle ve sorularınızla içeriklerimize katkıda bulunabilirsiniz. Katkılarınızdan dolayı şimdiden teşekkür ediyorum.

Takipte kalmanız dileğiyle…

 

Kaynaklar:

https://www.scientificamerican.com/

Bilim Teknik Dergisi Mart 2018 Sayısı

http://cdiac.ess-dive.lbl.gov/trends/co2/welling.html

http://www.marmaray.gov.tr/

http://www.nupecc.org/iai2001/report/B44.pdf

 

 

 

Yorum Yapmak İster Misiniz?

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.