Xác đinh niên đại TUYỆT ĐỐI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CARBON phóng xạ

I. Phương pháp C14?
 Là phương pháp xác định niên đại tuyệt đối (tuổi theo niên lịch) của di vật hay di tích khảo cổ dựa trên cơ sở khoa học :
 
1. Nguyên tử Carbon được hấp thu bởi mọi cơ thể đang sống (chất liệu hữu cơ)
2. Tỉ lệ giữa Carbon phóng xạ (C14 – không bền vững với 8 notron) và Carbon “chuẩn” (bền vững với 6 notron) được coi là không thay đổi theo thời gian trong môi trường tự nhiên. Điều này chứng tỏ khi cơ thể đang sống, tỉ lệ giữa C14 và C12 trong cơ thể bằng với tỉ lệ giữa C14 và C12 ở môi trường xung quanh.
3. Khi cơ thể chết đi, cơ thể đó không những ngừng hấp thu những nguyên tử Carbon mới mà còn bắt đầu quá trình phân rã của nguyên tử C14 đã có (phân rã thành Nitrogen 14). Đây là nguyên nhân dẫn đến sự thay đổi tỉ lệ giữa C14 và C12 trong cơ thể chết này. Tỉ lệ càng thấp (ít số C14 do phân rã) thì thời gian chết của cơ thể đấy càng lâu.

4. Sự phân rã của C14 có tỉ lệ và mức độ cố định. Trước đây Libby, nhà hóa học người Mỹ xác định phải mất khoảng 5.568 năm để cho một nửa số C14 trong các mẫu phân tích (lấy từ các cơ thể hữu cơ đã chết trong di tích khảo cổ học) phân rã. Hiện nay người ta đã xác định chu kỳ bán phân rã của C14 là 5.730 năm.
5. Dựa vào chu kỳ bán phân rã của C14 đã xác định này, chúng ta có thể tính được thời gian từ khi cơ thể hữu cơ chết đi đến thời điểm hiện tại bằng cách đo tỉ lệ đồng vị Carbon còn lại. Sau 5.730 năm lượng C14 giảm còn một nửa thì sau 23.000 năm lượng C14 sẽ chỉ còn 1/6 so với ban đầu.
Như vậy dùng công thức tính toán ta có thể biết một vật hữu cơ 3000 năm tuổi sẽ có lượng Carbon 14 còn lại là 69.565% .

Và ngược lại nếu đo được lượng C14 còn lại là 69.565 % trong một vật hữu cơ trong di tích khảo cổ học thì sẽ biết được thời điểm mà vật đó chết (cách đây 3000 năm).
II. Phương pháp AMS (thực chất là phương pháp C14 cải tiến)?
Một số phòng thí nghiệm trên thế giới hiện nay sử dụng phương pháp dùng máy đo quang phổ gia tốc tập trung (Accelerator Mass Spectrometry – AMS) để đo đếm tất cả đồng vị C14 trong mẫu vật chứ không chỉ những đồng vị C14 phân rã.
Ưu thế của phương pháp này:
Chỉ cần khối lượng mẫu nhỏ (ví dụ 01 hạt gạo cháy cũng đủ để phân tích)
Chính xác hơn
Đo mẫu có tuổi tới 100.000 năm.
III. Niên đại hiệu chỉnh
Trước đây người ta cho rằng hàm lượng C14 trong khí quyển luôn ổn định, nhưng thực tế hàm lượng này bị biến đổi do nhiều nguyên nhân. Điều này dẫn đến kết quả niên đại C14 hay AMS cần phải được hiệu chỉnh.
Việc hiệu chỉnh này dựa trên kết quả so sánh với niên đại xác định bằng phương pháp đếm vòng tròn đồng tâm (vòng sinh trưởng) của cây. Nghiên cứu quy trình sinh trưởng của thông California và sồi, các nhà khoa học đã xác lập được nguyên tắc cho phép chuyển đổi niên đại C14 thành niên đại hiệu chỉnh. Trước năm 1000 năm TCN, các cơ thể sống có hàm lượng C14 cao hơn so với ngày nay, như vậy tuổi C14 sẽ khác với tuổi thực của mẫu vật trước năm 1000 năm TCN.
Ví dụ với niên đại xác định C14 là 5000 năm TCN của một hiện vật nào đó thì tuổi thật sẽ phải là 900 năm sớm hơn. C14 5000 năm TCN sẽ có niên đại hiệu chỉnh 5900 năm TCN.
IV. Những khó khăn và thách thức
1. Phương pháp Carbon phóng xạ chỉ áp dụng đối với chất liệu hữu cơ (những cơ thể hay thành phần từ những cơ thể đã từng sống) và vẫn còn tồn lại chất hữu cơ (nền tảng Carbon) trong đó. Phương pháp này không thể áp dụng cho các hóa thạch vì trong quá trình hóa thạch, đá vô cơ đã thay thế hoàn toàn chất hữu cơ. Với một số chất liệu như đồ gốm thô hay một số đồ gốm đã qua sử dụng, phương pháp này có thể được sử dụng vì trong chất liệu đất sét để làm gốm người xưa thường trộn một số bã thực vật (chất hữu cơ) và nếu đồ gốm được dùng để đun nấu hay đựng thức ăn, người ta có thể lấy những cặn thức ăn đó để phân tích C14.
2. Phương pháp này chỉ áp dụng đối với những hiện vật và di tích có tuổi từ khoảng 100.000 năm trở lại. Đối với những hiện vật có tuổi cách đây vài trăm năm phương pháp này không thực sự hữu ích vì sai số tới đơn vị hàng chục năm.
3. Mẫu phân tích rất dễ bị nhiễm bẩn (nhiễm Carbon hiện đại) dẫn đến sai lệch kết quả. Những yếu tố thường gặp như nước ngầm, rễ cây, quá trình quang hợp mới, nhiễm dầu, mỡ… bao bì đựng mẫu không đúng quy cách, sơ suất khi lấy mẫu…một số sai sót khác ngay trong phòng thí nghiệm cũng không hiếm gặp.
4. Còn nhiều vấn đề khác nữa quanh câu chuyện C14 như tỉ lệ giữa C14 và C12 ở các cơ thể sống khác nhau là khác nhau và thậm chí tỉ lệ này khác nhau ở những phần khác nhau của một mẫu. Có trường hợp 01 con chim cánh cụt sống đã được xác định niên đại C14 là 8000 năm! (http://www.drdino.com/wrong-assumptions-in-c-14-dating-methods)

(2476)