Karbon, gezegenimizdeki canlı yaşamın temel taşıdır. Eğer doğa bu hammaddeden yoksun olsaydı bugün bildiğimiz anlamda bir yaşam mümkün olmazdı. Organizmaların biyolojik evrimi, karbon sayesinde mümkün olmuştur.
(Dünyadaki yaşam neden karbon bazlıdır? başlıklı makalemizi okumak için tıklayabilirsiniz.)
Yaşam kompleksliğini karbona borçludur. Organizmanın geliştirdiği kompleks sistemlerin temelinde karbon vardır. Ancak karbonun küçük bir bölümü radyoaktiftir. Bir organik maddenin içindeki radyoaktif karbon miktarını ölçerek, o maddenin kaç yaşında olduğunu anlayabiliriz. Bu yönteme, “karbon tarihleme yöntemi” veya “radyo karbon tarihleme yöntemi” denir. Şimdi bunun nasıl yapıldığına bakalım.
Karbon-14
Gezegenimiz sürekli olarak Güneş’ten gelen yüksek enerjili kozmik ışınlara maruz kalmaktadır. Bu ışınlar, nötronlarla doludur ve atmosferimizde azotla reaksiyona girerek Karbon-12’nin (C-12) bir izotopu olan Karbon-14 (C-14) atomları üretir.
Bir element ve onun izotopu farklı fiziksel özelliklere sahip olmalarına karşın aynı elektriksel özellikler sergilerler. Bunun nedeni her iki elementin aynı sayıda protonu ve elektronu olmasına karşın farklı sayıda nötron içermesidir. Bu yüzden bu ikisine, ikiz kardeş de denir. İkizler, elementin sembolünde nötron sayısını gösteren ekle birbirinden ayrılırlar. C-12’nin 12 nötronu bulunurken, C-14’ün 14 nötronu vardır. Ancak her ikisinde de 6 proton ve 6 elektron vardır. C-14, radyoaktiftir, kararsızdır, bu da parçacıkları yayılmaya zorlar ve bu nedenle zamanla bozulur.
Karbon tarihleme yönteminin prensibi
Radyoaktif karbon, atmosferdeki oksijenle reaksiyona girer ve ortaya radyoaktif karbondioksit çıkar. Bitkiler radyoaktif karbondioksiti solunumla alır ve depolar. Depolanan radyoaktif karbondioksit, bitkilerden otçul hayvanlara, onlardan da etçil hayvanlara geçer. Sonuç olarak; atmosferdeki tüm organizmalar, çoğunlukla C-12 ve az miktarda C-14 atomundan oluşurlar.
Organizmalar, karbon tüketir ve aynı zamanda solunumla da dışarı karbon çıkarırlar. Bu döngü sırasında ortamdaki ve organizmadaki C-12 ve C-14 atomlarının miktarı değişir ama oranı aynı kalır. Yani karbonun üretim, tüketim, salınımın süreçlerinin sonucunda C-12 ve C-14 atomlarının oranı değişmez. İşte karbon tarihleme yöntemi bu prensibe dayanır.
Ancak, organizma öldüğünde bedenindeki C-14 radyoaktif olduğundan, bozulmaya ve C-14 ile C-12 atomlarının oranı değişmeye başlar. Fosilin C-14 atomları ne kadar azsa o fosil o kadar yaşlıdır. Numunelerdeki C-14 atomları, hassas aletlerle (beta sayıcı, spektrometre, tayfölçer vb.) ölçülür.
Karbon tarihleme yöntemi ne kadar güvenilirdir?
Bir elementin radyoaktivitesini ölçmek için alınan baz, ömrünün yarısıdır. Çünkü bozulma, oluşum süresinin yarısı kadar zaman alır. C-14’ün yarı ömrü, 5.370 yıldır. Yani organik madde C-14 atomlarının yarısını 5.370 yılda kaybeder. 10.740 yıl geçtiğinde ise C-14 atomlarının dörtte biri kalır ve bu böylece devam eder. Ancak burada kritik bir alt sınır vardır. 50 bin yıldan daha eski olan fosillerde hatalı sonuçlara ulaşılabilir.
50 bin yıldan daha eski olmayan kalıntılarda karbon-14 testinin sonuçları güvenilirdir. Ancak yine de kesinlikten söz etmenin biraz uzağındayız. Bu yüzden karbon tarihleme tekniği ile elde edilen veriler, başka tekniklerle kombine edilerek daha güvenilir sonuçlara ulaşılmaya çalışır.
Ancak karbon tarihlemenin bunun dışında daha önemli bir sorunu daha vardır. Bu da her çağda doğadaki C-14 ve C-12 atomlarının oranının aynı olması varsayımıdır. Özellikle Sanayi Devrimi’nden sonra C-12 atomları önemli oranda seyrelmiştir. Artan enerji ihtiyacının fosil yakıtların yakılması ile karşılanması, atmosfere olağanüstü miktarda karbondioksit salınımına neden olmuştur. Bu nedenle atmosferimizdeki C-12 oranı düşmüştür. Bu da modern zamanlara ait bir “numunenin” yaşının olduğundan daha yaşlı çıkacağı anlamına gelir.
C-12 ile C-14 oranını değiştiren bir başka faktör ise nükleer patlamalardır. Nükleer patlamalar atmosferimizdeki C-14 seviyesinin artmasına neden olur. C-14’ün artması da “numunenin” olduğundan daha genç görünmesine yol açar.
Ölçümlerde C-12 ile C-14 oranının değişmesine bağlı olarak ortaya çıkan sapmalar, başka bilgilerle desteklenerek giderilmeye çalışılır. Sonuç olarak; karbon tarihleme yöntemiyle elde edilen veriler, şaşmaz bir bilgi olarak kabul edilmese de yeterince güvenilir olduğunu söyleyebiliriz.