Kris Baranjuk - BBC svetski servis  [ BBC ]

08. 10. 2025. 12:50   >>  14:32

Ugljenik-14: Zračenje i kanalizacija pomogli u otkrivanju zločina i tajni istorije

Kada je naučnik Vilard Libi pronašao radioaktivni ugljenik u kanalizaciji, shvatio je da može da izračuna starost skoro svega što sadrži organske materije.

U kanalizaciji bi toga trebalo da bude napretek. Vilard Libi je bio uveren u to.

Bilo je to sredinom 1940-ih, a cilj ovog američkog hemičara bio je da pronađe radioaktivni izotop ugljenika u prirodi, takozvani ugljenik-14.

Shvatio je da bi, ukoliko zaista postoji u prirodi, ostavio trag u mrtvim biljkama i životinjama koji se sporo raspadaju, pa bi utvrđivanje količine preostalog ugljenika-14 u njihovim ostacima otkrilo vreme njihove smrti.

Ali Libi je morao da dokaže da ugljenik-14 postoji u prirodi u koncentracijama koje odgovaraju njegovim procenama.

Drugi naučnici su ga dobijali isključivo sintezom u laboratoriji.

Libi je zaključio da bi ga, ako postoji u prirodi, živa bića izlučivala putem izmeta, zbog čega je počeo da istražuje kanalizaciju.

Tačnije, kanalizaciju stanovnika Baltimora, u Sjedinjenim Američkim Državama (SAD).

I pronašao je ono što je tražio.

Libi to tada nije znao, ali mogućnost da se radioaktivni ugljenik koristi za određivanje starosti organskih materija imala bi bezbroj primena.

Od sredine 20. veka, metoda određivanja starosti organskih materija pomoću radioaktivnog ugljenika potvrdila je starost bezbroj drevnih artefakata, pomogla u rešavanju slučajeva nestalih osoba i u zatvor poslala krijumčare slonovače.

Čak je naučnicima omogućila da shvate složenost klime na Zemlji.

Datiranje pomoću radioaktivnog ugljenika je jedan od ključeva za razumevanje našeg sveta.

Ali kako uopšte nastaje ugljenik-14?

Libi je shvatio da se stalno stvara kada neutroni koje generišu kosmički zraci u gornjim slojevima atmosfere stupe u interakciju sa azotom u vazduhu i promene mu strukturu.

Nastali atom ugljenika-14 brzo se spaja sa kiseonikom i stvara radioaktivni izotop ugljenika.

Biljke na tlu ga apsorbuju iz vazduha dok rastu, a isto čine i životinje i ljudi koji se njima hrane.

Dok biljka ili životinja živi, stalno obnavlja unutrašnje zalihe ugljenika-14.

Ali kada umre, ovaj proces se zaustavlja i počinju da ga gube.

Pošto se radioaktivni ugljenik raspada poznatom brzinom, merenje preostale količine u uzorku organske materije otkriva njihovu starost.

To je sat koji počinje da otkucava od trenutku kada nešto umre.

• Špageti nauka: Šta pasta može da nam otkrije o univerzumu
• Kako je radioaktivnost produžila budućnost čovečanstva
• Naučnici na tragu otkrića kako da se „zauvek unište štetne hemikalije"

'Dovođenje stvari u red'

Kada je potvrdio prisustvo ugljenika-14 u metanu iz kanalizacije u Baltimoru, Libi je nastavio da otkriva radioaktivni ugljenik u raznim drugim materijama.

To mu je omogućilo da dokaže njihovu starost - od lanenog materijala u omotima Svitaka sa Mrtvog mora (Kumranski spisi), do dela broda pronađenog u grobnici Sesostrisa Trećeg, egipatskog kralja koji je živeo pre skoro 4.000 godina.

„Ovo je nešto što ne možete nikome da kažete.

„Previše je suludo", rekao je Libi kasnije.

„Ne možete nikome da kažete da kosmički zraci mogu da zapisuju ljudsku istoriju.

„Ne možete to da kažete. Nikako.

„Zato smo to držali u tajnosti".

Ali kada je dokazao da metoda funkcioniše, sve je obelodanio.

I 1960. godine, Libi je dobio Nobelovu nagradu za hemiju.

Njegova tehnika funkcioniše na organskim materijama starim i do 50.000 godina, a u onim starijim je ostalo isuviše malo ugljenika-14.

Postepeno raspadanje ugljenika-14 je ono što omogućava određivanje starosti metodom radioaktivnog ugljenika, ali to takođe znači da datiranje može da se izvrši samo do određenog vremena u prošlost.

Danas je datiranje pomoću radioaktivnog ugljenika ključno za naše razumevanje istorije.

„To je izuzetno važno za dovođenje stvari u red, posebno u pogledu mogućnosti da se prave poređenja između različitih područja i da se razume tempo promena", objašnjava Rejčel Vud, koja radi u laboratoriji u Oksfordu, u Englskoj, jednoj od najpoznatijih laboratorija u svetu za datiranje pomoću radioaktivnog ugljenika.

Ona i njene kolege određuju starost organskih materija kao što su ljudske kosti, ugalj, školjke, semenke, kosa, pamuk, pergament, i keramika, ali i mnogo neobičnijih supstanci.

„Radimo ponekad i zaista čudne stvari, poput fosilizovanog urina slepih miševa", kaže ona.

Laboratorija koristi uređaj koji se zove akceleratorski maseni spektrometar (AMS), kojim se direktno meri broj atoma ugljenika-14 u uzorku, za razliku od Libija, koji je mogao da meri samo emitovano zračenje i na osnovu toga da zaključi koliko ugljenika-14 sadrži uzorak.

Akcelerator takođe može da odredi starost vrlo malih uzoraka, u nekim slučajevima težine svega miligram, dok je Libiju bilo potrebno mnogo više materijala.

Datiranje skeleta

Uzimanje delova koji sadrže ugljenik može da traje nedeljama, ali kada se to uradi, akcelerator brzo daje procenjenu starost uzorka.

„Zaista je uzbudljivo kada možete odmah da vidite rezultate", kaže Vud.

Datiranje pomoću radioaktivnog ugljenika rešilo je i neke dugotrajne rasprave.

Uzmimo na primer ljudski skelet koji su 1823. u Velsu otkrili teolog i geolog Vilijam Baklend.

Baklend je tvrdio da je kostur star najviše 2.000 godina, i više od veka niko nije mogao da dokaže da greši.

Na kraju je datiranje pomoću radioaktivnog ugljenika pokazalo da je skelet zapravo star između 33.000 i 34.000 godina, što su najstariji poznati sahranjeni ljudski ostaci u Velikoj Britaniji.

Zahvaljujući ovoj metodi, otkrivene su tajne i novijih ljudskih posmrtnih ostataka.

U Njujorku je 1975. godine prijavljen nestanak 13-godišnje devojčica Lore En O'Mali.

Smatralo se da posmrtni ostaci koji su 1990-ih pronađeni u koritu reke u američkoj državi Kaliforniji potiču iz neke istorijske grobnice, sve dok datiranje pomoću radioaktivnog ugljenika izvršeno ranije ove godine nije pokazalo da pripadaju osobi rođenoj između 1964. i 1967. godine, koja je najverovatnije umrla između 1977. i 1984. godine.

To se uklopilo u vremenski okvir nestanka O'Mali, a DNK analiza je potvrdila da su to njeni posmrtni ostaci.

Za datiranje pomoću radioaktivnog ugljenika, forenzičke analize često koriste metodu naglog i značajnog porasta ugljenika-14 u Zemljinoj atmosferi, izazvanog stotinama nuklearnih proba tokom 1950-ih i 1960-ih godina prošlog veka.

Eksplozije su u vazduh izbacile ogromne količine dodatnog ugljenika-14, ali od tada ti veštački izazvani nivoi opadaju.

Tako je od sredine 20. veka poređenjem izmerenih količina ugljenika-14 sa tom silaznom krivom moguće veoma precizno odrediti starost uzoraka, ponekad uz grešku od samo godinu dana.

„Ne znam ni za jednu drugu tehniku koja je makar približna ovoj", kaže Sem Vaser sa Univerziteta Vašingtona u SAD-u.

„Izuzetno je korisna".

Pogledajte video: 'Večne hemikalije' otkrivene u telu polarnih medveda

'Nepobitan dokaz'

Vaser se pridružio borbi protiv nezakonite trgovine divljim životinjama, analizirajući rezultate datiranja uzoraka slonovače pomoću radioaktivnog ugljenika.

Dobijeni nalazi mogu da pokažu da li su slonovi ubijeni pre ili posle zabrane prodaje slonovače 1989. godine.

Među onima koje su ovi dokazi poslali iza rešetaka je Eduodži Emil N'Buke, koji je osuđen u Togu 2014. godine.

DNK analize su otkrile geografsko poreklo slonovače kojom je trgovao, a datiranje pomoću radioaktivnog ugljenika je pokazalo tačan trenutak kada su slonovi ubijeni.

Američki Stejt department je kasnije saopštio da su ova dva nalaza bili „nepobitni i presudni dokazi za privođenje N'Bukea pravdi".

Istom tehnikom su otkrivena i falsifikovana umetnička dela.

Jedan od primera je slika seoskog predela za koju je falsifikator tvrdio da je nastala 1866. godine.

Datiranje pomoću radioaktivnog ugljenika je potvrdilo da je zapravo naslikana tokom 1980-ih godina 20. veka, i da je zatim primenjena tehnika veštačkog starenje.

Datiranje pomoću radioaktivnog ugljenika takođe je rasvetlilo klimatske promene i pomoglo je naučnicima da razumeju uticaj emisija fosilnih goriva na klimu Zemlje.

Na primer, studije o glečerima i drevnim ekosistemima su znatno preciznije zahvaljujući ovoj tehnologiji.

Ova istraživanja su pružila podatke za izveštaje Međuvladinog panela o klimatskim promenama koji je zajedno sa bivšim američkim predsednikom Alom Gorom 2007. godine dobio Nobelovu nagradu za mir za širenje znanja o klimatskim promenama.

„Takođe je veoma korisno za ljude koji žele da koriste klimatske modele za predviđanje mogućih klimatskih uslova u budućnosti", kaže Tim Hiton sa Univerziteta u Lidsu, u Engleskoj.

Naučnici mogu da koriste nalaze datiranja pomoću radioaktivnog ugljenika da vide kako se klima na Zemlji menjala tokom vremena i da proveravaju klimatske modele poređenjem sa tim rezultatima i utvrde da li su tačni.

Smanjenje proporcionalne koncentracije ugljenika-14

Ali, još jedan sat otkucava.

Fosilna goriva sadrže velike količine ugljenika, ali ne i izotop ugljenik-14, jer organizmi koji su se pretvorili u ugalj, prirodni gas i naftu su izumrli toliko davno da je ugljenik-14 koji su nekada sadržali odavno iščezao.

To znači da emisije fosilnih goriva danas smanjuju proporcionalnu koncentraciju ugljenika-14 u Zemljinoj atmosferi, što neposredno utiče na količinu radioaktivnog ugljenika u živim bićima.

Heder Grejven sa Imperijal koledža u Londonu kaže da bi, u najgorem scenariju ekstremno visokih emisija tokom narednog veka, preciznost datiranja pomoću radioaktivnog ugljenika mogla da se uruši.

„Nešto što je sveže stvoreno imaće istu koncentraciju (radioaktivnog ugljenika) kao i nešto staro možda 2.000 godina", kaže ona.

Metoda određivanja starosti pomoću radioaktivnog ugljenka ne bi mogla da razlikuje ta dva uzorka.

Rejčel Vud smatra da se ti problemi neće pojaviti uskoro, ali Pola Rajmer, počasna profesorka Univerziteta Kvinsa u Belfastu, u Severnoj Irskoj, veruje da emisije fosilnih goriva ipak utiču na datiranje pomoću radioaktivnog ugljenika i da će na kraju ugroziti tačnost ove metode.

Ona je provela mnogo godina usavršavajući preciznost metode određivanja starosti pomoću radioaktivnog ugljenika, vršeći, na primer, mukotrpna merenja radioaktivnog ugljenika u godovima drveća da bi otkrila promene u količinama ugljenika-14 u atmosferi tokom milenijuma.

Danas postoje izuzetno precizne krive koncentracije radioaktivnog ugljenika za oko 14.000 godina u prošlosti.

Ali emisije fosilnih goriva bi jednog dana mogle da okončaju ovu eru neverovatne preciznosti.

Ovaj tekst je napisan u saradnji Nobel Prize Outreach, organizacije koja širi znanje o postignućima koja su zavredila Nobelovu nagradu, i BBC-ja.

BBC na srpskom je od sada i na Jutjubu, pratite nas OVDE.

Pratite nas na Fejsbuku, Tviteru, Instagramu, Jutjubu i Vajberu. Ako imate predlog teme za nas, javite se na bbcnasrpskom@bbc.co.uk

• „Testirala sam krv na hemikalije i pronašla svašta”
• Naučnici pronašli zaštitu od otrovnih hemikalija iz tiganja
• Ko kontroliše najotrovnije hemikalije
• Šta je hvatanje ugljenika i može li da spase planetu
• Iskopavanje litijuma u Čileu: 'Krade se naša voda, nestaju naše svete ptice'
• Danska uvodi porez na gasove koje ispušta stoka