Radioaktivní uhlík

1949 ± 0: Již delší dobu bylo předpokládáno, že kosmické paprsky, které od věků bombardují naši Zemi a všechno živé i neživé na ní, mohou přeměnit normální uhlík na uhlík radioaktivní. Normální uhlík, nejdůležitější biogenní prvek, má atomovou váhu 12, kdežto „zlepšený“ uhlík radioaktivní 14. Je to radioaktivní isotop velmi dlouhého věku. Doba, za níž se rozpadne polovina z jakéhokoliv jeho množství, t. zv. rozpadový poločas, je 5000 let. […]

Živé organismy, všeobecně vystavené kosmickému záření, obsahují – jak bylo experimentálním způsobem zjištěno – měřitelný počet atomů radioaktivního uhlíku. K zjišťování se používá vzorků plynu methanu, který snadno vzniká bakterielní fermentací organických látek. Přístroj zvaný Geigerův počítač prozradí slabým tiknutím rozpad každého radioaktivního atomu, v našem případě uhlíku. Shodně s předem vysloveným předpokladem bylo zjištěno, že vzorky methanu, vzniklého ze starých (stářím je zde míněna doba řádově mezi věkem lidským a stářím geologickým) mrtvých organismů, mají radioaktivního uhlíku značně méně než tak zvaný biomethan, to jest methan „recentní“, vzniklý z organických látek v uvedeném smyslu mladších. V mladších vzorcích je totiž radioaktivního isotopu uhlíku, vzniklého za života organismu působením kosmického záření, dosti značné množství; uvedeným již tempem se však rozpadá a jako takový ve starších vzorcích mizí.

Vědci, pracující na této methodě, E. C. Anderson a W. Libby z chicagské university, se domnívají, že by se jí dalo se zdarem užíti к zjišťování stáří ne příliš dávno odumřelých organismů, na příklad egyptských mumií, mumifikovaných zvířat či rostlin nejmladších geologických dob a podobně.

B. Slavík (Vesmír 27, 86, 1949/5-6)

2019: Radioaktivní izotop ¹⁴C s poločasem rozpadu 5730 ± 40 let poprvé připravili v roce 1940 Martin Kamen a Samuel Ruben na cyklotronu na Kalifornské univerzitě v Berkeley. Hypotézu o přirozené tvorbě ¹⁴C působením kosmického záření v atmosféře formuloval fyzik Serge Korff. Kosmické záření generuje neutrony, které Radioaktivní uhlík interagují s atmosférickým dusíkem za vzniku ¹⁴C. Ten je jakožto součást oxidu uhličitého využíván fotosyntetickými organismy a zabudováván do organických látek. Se smrtí organismu se přísun radioaktivního izotopu zastaví a jeho podíl na celkovém množství uhlíku postupně klesá s tím, jak se rozpadá zpět na ¹⁴N. Radiokarbonové hodiny začnou tikat.

Nápad využít ¹⁴C k datování stáří látek biologického původu publikoval americký chemik Willard F. Libby (1908–1980) v časopise Physical Review už v roce 1946. Se svým studentem Ernestem Andersonem tuto myšlenku v dalších letech rozvíjel. Metan zmíněný v článku jim posloužil k získání důkazu, že se ¹⁴C skutečně v materiálu biologického původu vyskytuje. Testovaný metan pocházel z čistírny odpadních vod v Baltimoru, jednalo se tedy o čerstvý produkt mikrobiálního rozkladu organických látek. V metanu z fosilních zdrojů radioaktivní izotop už zcela schází.

V roce 1949 publikovali Libby s Andersonem v časopise Science článek s ověřením spolehlivosti nové metody, která umožňuje určit stáří geologických a archeologických vzorků starých až 50 000 let (DOI: 10.1126/science.110.2869.678). Pomocí radioaktivního uhlíku datovali artefakty, jejichž stáří bylo známo, například díky počítání letokruhů nebo z historických záznamů. Článek vyšel v prosinci, únorový Vesmír tedy ještě tyto výsledky nemohl znát.

Získat spolehlivě datované vzorky pro otestování metody však bylo těžší, než si Libby myslel. V řeči, kterou pronesl v roce 1960 při přebírání Nobelovy ceny, vzpomínal: „Šokovalo nás, když nás naši konzultanti informovali, že doložená historie sahá pouze 5000 let nazpět. Původně jsme si mysleli, že budeme schopni získat vzorky z celého období od přítomnosti do doby před 30 000 lety. Že vyneseme body na křivku a budeme s prací hotovi. V knihách nacházíte tvrzení, že ta a ta společnost nebo to a to archeologické naleziště pochází z doby před 20 000 lety. Jako blesk z čistého nebe pro nás bylo poznání, že tato čísla nejsou známa spolehlivě. Ve skutečnosti máme první opravdu spolehlivé datování až z doby první egyptské dynastie“ [tedy asi před 5000 lety, pozn. red.].