TkT Matti Kataja: Ajoitus
Perfect timing!
Ajoituksen käsitteitä:
Iänmääritys
Eri iänmäärityksen alalajeja ovat:
+ Elävien eliöiden iänmääritys
+ Historiallisten esineiden ja rakennusten iänmääritys
+ Fossiilien iänmääritys
+ Geologinen iänmääritys
+ Radiometrinen eli radioaktiivinen iänmääritys
+ Tähtitieteellinen iänmääritys, kuten kaikkeuden, tähtien ja aurinkokunnan ikä
Ajoitus voidaan määrittää ainakin 15 eri määritelmällä.
Ihmiskunnan alkukoti on nykyisen tieteellisen tutkimuksen perusteella ollut Afrikassa. Modernin ihmisen, Homo sapiensin, tarina alkoi noin 200 000 – 300 000 vuotta sitten.
Ajoituksen radiometrisiä iänmääritysmenetelmiä:
+ radiohiiliajoitus + uraani-torium-ajoitus
+ rubidium-strontium-ajoitus + uraani-lyijy-ajoitus
+ samarium-neodyymi-ajoitus + lyijy-lyijy-ajoitus
+ kalium-argon-ajoitus + renium-osmium-ajoitus
+ lutetium-hafnium-ajoitus + termoluminesenssiajoitus
+ argon-argon-ajoitus + jodi-ksenon-ajoitus
+ helium-ajoitus + fissiojäljet
+ uraani-uraani-ajoitus
Radiohiilimenetelmä on eniten käytetty ajoitus, kun on ajoitettava jotakin biologista materiaalia aikavälillä 100 – 50 000 vuotta. Perustuu ilmakehässä tapahtuvaan kosmisen säteilyn ja typen vuorovaikutukseen. Keksitty 76 vuotta sitten. Radiohiiliajoitus on auttanut 1950-luvulta asti arkeologeja määrittämään enintään 50 000 vuotta vanhojen löytöjen iän.
Kaikkiin eliöihin varastoituu hiilen radioaktiivista isotooppia 14 niiden eläessä, mutta kuoleman jälkeen sen tulo loppuu. Mittaamalla eliöstä siinä olevan radiohii-len määrä on mahdollista määrittää sen ikä. Hiili- 14:n puoliintumisaika on noin 5 700 vuotta, minkä vuoksi eliön kuoltua puolet siinä olleista radiohiiliatomeista hajoaa noin 5 700 vuodessa. Jäljellä olevista puolet hajoaa taas seuraavien noin 5 700 vuoden aikana ja niin edelleen. Radiohiiliajoitusta käytetään muun muassa paleontologiassa ja arkeologiassa.
Historia:
Radiohiiliajoitusta kehitteli Manhattan-atomipommiprojektissa mukana ollut amerikkalainen tutkija William Libby 1940-luvun lopulla. Hänen kanssaan työskenteli kaksi opiskelijaa, James R. Arnold ja Ernest C. Andersson, Chicagon yliopiston metallurgisessa laboratoriossa. Libby sai keksinnöistään vuonna 1960 kemian Nobelin palkinnon. Se on ainoa arkeologiaan liittyvä kemian Nobelin palkinto.
Kehittyneempi AMS-ajoitus keksittiin vuonna 1977. Sinä vuonna tekivät ensimmäi-set ajoitukset massaspektrometrillä Rochesterin/Toronton tutkijaryhmä ja General Ionex Corporation ja pian Simon Fraserin ja McMasterin yliopistot.
Puoliintumisaika:
Libbyn ryhmä oli ensimmäinen, joka määritti radiohiilen puoliintumisajan mittauksistaan. Siihen liittyi epävarmuuksia. Libbyn käyttämää arvoa 5 568+- 30, niin sanottua Libbyn puoliintumisaikaa käytettiin pitkään. Myöhemmin huomattiin sen olevan 3 % liian pieni, ja nykyisin käytetään uutta arviota 5 730+- 40 vuotta, jota kutsutaan Cambridgen puoliintumisajaksi.
Ajoitus – muita menetelmiä ( kaksi esimerkkiä tässä )
Puiden vuosirenkaat
Pitkiä vuosirengassarjoja voidaan rakentaa yhdistämällä eri ikäisten, mutta osittain samaan aikaan eläneiden puiden vuosirenkaat. Lapin metsänrajamännystä on olemassa yli 7 600-vuotinen vuoden tarkka lustokalenteri. Keski-Euroopassa on saatu aikaan jopa 12 000 vuoden päähän ulottuvia sarjoja.
Uraani-lyijy-ajoitus (U-Pb-ajoitus) on yksi pisimpään käytettyjä ja tarkimpia radiometrisiä iänmääritysmenetelmiä. Sillä voidaan ajoittaa näytteitä, joiden ikä vaihtelee yhdestä miljoonasta neljään ja puoleen miljardiin vuoteen. Ajoituksen tyypillinen virhe on 0,1-1 % Ajoituksessa käytetään tavallisimmin zirkonia, mutta menetelmä sopii myös muutamille muille mineraaleille kuten monatsiitille, titaniitille sekä baddeleyiitille.
