ரேடியோ கார்பன் டேட்டிங்

கார்பன் டேட்டிங். கார்பனால் செய்யப்பட்ட இருவர், அமேரிக்காவில் ரேடியோ வழியே நிச்சயித்து, காரில் வந்து சந்தித்து, ஒரு பீரியாடிக் டேபிளில் எதிரெதிரே உட்கார்ந்து பன் சாப்பிட்டுக்கொண்டே வம்படிக்க ஒதுக்கும் நேரம்தான் இந்த டேட்டிங்.

பீரியாடிக் டேபிள் என்றால் மூலக்கூறு அட்டவணை. மேற்படி வேடிக்கை விளக்கத்திற்கு ஏற்றவாறு, படத்திலுள்ளபடியும் இருக்கலாம். டேபிள் அமேரிக்காவில், வடக்கு கரோலினா மாநிலத்தில் வேக் ஃபாரஸ்ட் பல்கலைகழகத்தில் வேதியியல் துறை முகப்பில் இருகிறது.


ரேடியோ கார்பன் டேட்டிங் சொற்றொடர் அறிவியலில் வேறு சுவாரசியமான விஷயத்தை விளக்குகிறது. செத்தவைகளுக்கான துல்லியமான தேதியாக்கம்.
 

ஒரே மூலக்கூறின் (element) அணுக்கள் சற்றே நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கையில் மாறுபடுகையில் ஐஸொடோப்புகள் (isotope) என்போம். சில ஐஸொடோப்புகள் ஸ்திரமானவை. மாறாது. சில கதிரியக்க உந்துதலினால் சிதைந்து தாயிலிருந்து மகளாக காலப்போக்கில் உருமாறிவிடும். அநேகமாக கதிரியக்கத்தன்மைகொண்ட அனைத்து மூலப்பொருட்களும் (ஐஸொடோப்புகளும்) தங்கள் ஒரிஜினல் அளவிலிருந்து (கனத்திலிருந்து) காலப்போக்கில் பலவிதமான சிதைவுகளுக்குட்பட்டு முன்னிலும் பாதியாய் குறைந்துகொண்டே வருகிறது.

சிதைவு என்றால் உதாரணம், மூலப்பொருளிலிருந்து எலக்ட்ரான் புரோட்டான்களை தன்னிச்சையான உமிழும் ஆல்பா, பீட்டா சிதைவுகள்.

ஐஸடோப்புகளின் இந்த கால-உரு-சிதைவு ஒரு விதிக்கு உட்பட்டது. அரை-ஆயுள் (half-life) சித்தாந்தம். ஒவ்வொரு மூலப்பொருளுக்கும் அரை ஆயுள் வேறுபடும். கார்பன் ஐஸொடோப்புகளுக்கு 5000 முதல் 8000 வருடங்கள். அதாவது 1 கிலோ கார்பன்14 ஐஸடோப் இயற்கையாய் சிதைந்து (நாம் சிதைவை வேதியியலால் உந்தாமல், வெட்டி எடுக்காமல்) அரை கிலோவாவதற்கு 6000 வருடங்கள் ஆகும் (5730 வருடங்கள், 30 வருடங்கள் அப்படி இப்படி). ஆறு அரை-ஆயுளிற்கு பிறகு அநேக ஒரிஜினல் (தாய்) ஐஸொடோப்புகள் காலாவதியாகிவிடும்.

இந்த அரை ஆயுள் சித்தாந்தம், வில்லார்ட் லிபி (Willard Libby) முதலானோர் 1940களில் பரிசோதித்து நிரூபித்துள்ள உண்மை. இதைவைத்து உருவாக்கிய கதிரியக்க-கார்பன் தேதியாக்கமுறைக்காக லிபி வேதியியலில் 1960க்கான நோபல் பரிசை பெற்றார்.

கதிரியக்க கார்பன் தேதியாக்க முறை என்றால் என்ன. விளக்குவோம்.

நம் உலகில் மூன்று வகையான கார்பன் ஐஸடோப்புகள் உலவுகிறது. கார்பன் 12, 13, 14. மொத்தம் 100 சதவிகிதத்தில் கார்பன் 12 தான் அதிகம். கார்பன் 12 98.89%, கார்பன் 13, 1.11%, கார்பன் 14 0.00000000010% (ஒன்றிற்கு முன்னால், புள்ளிக்கு பின்னால், ஒன்பது சைபர்கள்). அதாவது உலகில் ஆயிரம் பில்லியன் (1,000,000,000,000) கார்பன் 12 அணுவிற்கும், ஒரே ஒரு கார்பன் 14 இருக்கும்.

இதில் கார்பன் 12, 13 ஸ்திரமானவை. கார்பன் 14, கதிரியக்கம், ஆக்ஸிடேஷன், அது இது என கழண்ட கேஸ். நம்முலகில் உயரே காற்று மண்டலத்தில் நைட்ரஜன் அணுக்கள் காஸ்மிக் கதிர்களின் ஊடுருவலில் தோன்றும் நியூட்ரான்களுடன் உறவுகொள்வதால், கார்பன் 14 தோன்றுகிறது.

14N + n => 14C + p

இதுதான் ரசாயனமாற்றம். காற்றிலுள்ள நைட்ரஜன் நியூட்ரான்களுடன் வேதியியல் உறவுகொண்டு, ஒரு புரோட்டானை காறி உமிழ்ந்து, கார்பன் 14 ஐஸொடொப்புகளாய் மாறுகிறது. நாளொரு நைட்ரஜனும் பொழுதொரு நியூட்ரினோவுமாய் இப்படி கார்பன் 14லாய் மாறியபடி இருப்பதால், நம் காற்று மண்டலத்தில் கார்பன் 14க்கு குறையில்லை.

ஆனால் கார்பன்14 ஸ்திரமாய் தனியாக உலவுவதில்லை. எதனுடனாவது ஒட்டிக்கொள்ளவேண்டும், இல்லை தன் வேதியியலை  மாற்றிக்கொள்ளவேண்டும். உடனே ஆக்ஸிஜனுடன் சேர்ந்து 14CO2 என்ற ஸ்திர ரூபத்தில் உலவுகிறது.

இன்றுவரை பூமியில் காஸ்மிக் கதிர்களின் ஊடுருவலால் கார்பன்14 புதியதாக உற்பத்தியாகியபடியே இருக்கிறது. அதனால் காற்றுமண்டலத்தில் இதன் நிரை உலகம் தோன்றியதிலிருந்து கிட்டத்தட்ட ஒரே மதிப்பு எனக்கொள்ளலாம். அறிமுகத்திற்கு ஒரே மதிப்பு என்று வைத்துக்கொண்டால் போதும்.



தாவரங்கள் காற்றை சுவாசிப்பவை. அவற்றை உயிர்வாழ்வதற்கு உண்ணும் மனிதன் முதலிய யாவையும் கார்பன் 14ஐ அன்றாடம் உண்டு காற்றுமண்டலத்தில் இருக்கும் கார்பன்-14 விகிதக்கணக்குபடியே உடலிலும் ஒரேயளவு தேக்கிவைத்திருக்கிறோம். ஆனால், இறந்ததும், மண்ணில் புதைந்து, மக்கி, கார்பன்-14ஐ உட்கொள்வதையும் நிறுத்திவிடுகிறோம்.

இறந்த பொருட்களில் உள்ள ஒவ்வொரு கார்பன் 14 அணுவும் தன் கதிரியக்கத்தினால் தன்னிச்சையாக ஒரு பீட்டா துகளை (எலக்ட்ரான்) உமிழ்ந்து மீண்டும் நைட்ரஜனாகிவிடுகிறது.
14C => 14N + b (e-)

இது ரசாயனமாற்றம்.

இதனால் கார்பன் 14 அளவு காலப்போக்கில் தொடர்ந்து குறைந்துவருகிறது.
இறந்தவையும் தேதியாக்கத்திற்கு தயாராகிறது.



தொல்பொருள் ஆராய்ச்சியாளர்கள் தோண்டியெடுத்த கல் அல்லது பல் அல்லது நெல் (மூன்றிலும் இது முடியும்) எவ்வளவு பழசு என்று தெரியவேண்டுமாயின், அதில் எவ்வளவு கார்பன் 14 ஐஸடோப் உள்ளது என்று எண்ணவேண்டும். எண்ணுவதற்கு மாஸ் ஸ்பெக்ட்ரொஸ்கோப்பி போன்ற தனி டெக்னிக் உள்ளது. கார்பன்14 அரை ஆயுள் ஏற்கனவே தெரியுமாதலால், பொருளில் அதன் கணக்கிட்ட அளவை தற்போது காற்றில் உள்ள அளவோடு சரிபார்த்து எவ்வளவு விகிதம் குறைகிறதோ அதைக்கொண்டு தோண்டியெடுத்த இன்றிலிருந்து பொருள் எத்துணைக்காலம்முன் (அதன் கார்பன் 14 உற்பத்தியை நிறுத்தி) இறந்திருக்கும் என்று தெரிந்துகொள்ளலாம். அதாவது, கல், பல், நெல்லின் தற்போதைய வயது தெரியவரும்.

இப்படி வயதை கணக்கிடுவது கதிரியக்க கார்பன் தேதியாக்கம், ரேடியோ கார்பன் டேட்டிங். ஒரு 60000 வருடம் வரை துல்லியமாய் வயதை நிர்ணயிக்கலாம். இதற்குள் அரைஆயுளினால் கார்பன் 14னின் இருப்பு அளக்கமுடியாத மதிப்பிற்கு சுருங்கிவிடும்.


இந்த முறையை வைத்துதான் ஹரப்பா முதல் கடப்பா வரை தொல்பொருட்களின் வயது, ஏன் இயேசு முகம்போல அச்சாகியுள்ள டியூரின் முக்காடு துணி நிசமாலுமே ஏசுவுடைய காலத்தியதா இல்லை இடையில்வந்த வேறு வாசுவுடையதா என்பது வரை கண்டுசொல்கிறர்கள்.

அதற்காக (நெல் உள்ளே இருக்கும் அரிசியால் செய்யப்பட்ட) பழைய சோறு எவ்வளவு நாள் முந்தையது என்பதெற்கெல்லாம் இந்த கார்பன்டேட்டிங் டெக்னிக்கை பயன்படுத்தத்தேவையில்லை. வீட்டில் சமைத்து எது போட்டாலும் சாப்பிடவேண்டிய நிர்பந்தத்தில் நாக்கின்மீது ஒட்டியிருக்கும் செலஃபன் டேப்பை உரித்துவிட்டு சுவைத்தாலே போதும்.



கார்பன் போலவே பிரபஞ்சத்தில் உள்ள வேறு மூலப்பொருட்களின் அரை ஆயுள் வேறுவேறாய் இருக்கலாம். உதாரணமாய் யுரேனியம் (Uranium) மற்றும் சமேரியம் (Samarium) அரை ஆயுள் முறையே மில்லியன் வருடங்கள். கார்பன் 14 போல் பீட்டா சிதைவு வழியாய் எலக்ட்ரானை உமிழ்ந்து சிதையாமல், சமேரியம் ஆல்ஃபா சிதைவினால் தன்னை குறைத்துக்கொள்ளும். இதைப்போல, கதிரியக்க அலுமினியம்-மக்னீஷியம் (Aluminium-Magnesium) அரைஆயுள் 740 ஆயிரம் வருடங்கள். ருபீடியம்-ஸ்ட்ரான்ஷியம் (Rubidium-Strontium) மூலப்பொருட்களின் அரைஆயுள் 49 பில்லியன் வருடங்கள். இவற்றையும் தேதியாக்க முறைக்கு உபயோகிக்கலாம்.

இரட்டையாய் மூலப்பொருட்களை குறிப்பிடுவது அவை எதில் தொடங்கி எதில் முடிகிறது என்பதை குறிக்கிறது. நைட்ரஜன் => கார்பன் 14 => நைட்ரஜன் போல.

சந்திரன், செவ்வாய், சுற்றும் வால் நட்சத்திரம் என சூரியமண்டலத்தின் பல இடங்களிலிருந்து எரிகற்களாய், விண்கலன் ஏறிய கற்களாய் தருவிக்கப்படும் பொருட்களின் வயதை, இவ்வகை அரிதான மூலப்பொருட்களின் கதிரியக்க அரைஆயுள் தேதியாக்க முறைப்படியே நிர்ணயிக்கிறார்கள். எரிகற்களின் தேதியாக்கத்திற்கு இதுதான் என்றில்லாமல் பல தேதியாக்க முறைகள் இருக்கிறது. பெரும்பாலும் ருபீடியம்-ஸ்ட்ரான்ஷியம் மற்றும் கதிரியக்க அலுமினியம் தேதியாக்க முறைகளை உபயோகிக்கிறார்கள்.

ஒரு எரிகல்லில் உள்ள கதிரியக்க ருபீடியம் 87 படிப்படியாக ஸ்ட்ரான்ஷியம் 87 ஆகிவிடும். ஒரு எரிகல்லில் இந்த ருபீடியம் 87இலிருந்து எவ்வளவு ஸ்ட்ரான்ஷியம் 87 வருகிறது, முன்னரே எவ்வளவு ஸ்ட்ரான்ஷியம் 87 இருந்திருக்கிறது, அதைப்போல் முன்னரே கதிரியக்கமாற்றமாகாத ஸ்ட்ரான்ஷியம் 86 எவ்வளவு உள்ளது என்பவைகளை அளக்கமுடியும். இதைவைத்து ஒரு எரிகல்லில் (தற்போது ஸ்ட்ரான்ஷியம் 87, ஸ்டான்ஷியம் 86 விகிதம்), மற்றும் (தற்போது ருபீடியம் 87, ஸ்ட்ரான்ஷியம் 86 விகிதம்) இவற்றை கணக்கிடமுடியும். எரிகல்லின் பல பாகங்களில் இந்த விகிதங்களின் மதிப்புகளை பரிசோதனையில் கணக்கிடுவார்கள். ஒரு வரைபடத்தில் Y அச்சில் Sr87/Sr86 விகித மதிப்புகளையும் X அச்சில் Rb87/Sr86 விகிதத்தின் மதிப்புகளையும் குறித்து, புள்ளிகளை சேர்த்தால், Y = mx + c என்ற எளிமையான கோட்டு விதிக்கு உட்பட்ட ஒரு சாய்கோடு கிடைக்கும். இதில் c என்பது ஒரிஜினலாக எரிகல்லில் இருந்த ஸ்ட்ரான்ஷியம் 87, 86 இவற்றின் விகிதம். இந்த சாய்கோட்டின் சாய்மானம் எரிகல்லின் வயது.

இந்த சாய்கோட்டிற்கு ஐஸொகுரோன் (isochron) என்று பெயர். டீஷிட்ஸ் (Tieschitz) என்ற எரிகல்லின் இவ்வகை ஐஸோகுரோனை, ஒரு மாதிரிப்படமாக கீழே கொடுத்துள்ளேன். இந்த எரிகல்லின் வயது 4.52 பில்லியன் வருடங்களாம். கிட்டத்தட்ட நம் உலகம் தோன்றியதாக அறியப்படும் வயது.
 

மேலும் துல்லியமாக இந்த ருபீடியம்-ஸ்ட்ரான்ஷியம் தேதியாக்க முறைபற்றி தெரியவேண்டுமென்றால் இங்கு http://www.meteorite...cted_dating.htm படித்துப்பாருங்கள்.
முடிவாக கவனத்தில் கொள்ள வேண்டியது, உலகில் தொல்பொருட்களின் வயதை கார்பன் தேதியாக்கமுறைப்படி நிர்ணயிப்பதுபோல், ருபீடியம்-ஸ்ட்ரான்ஷியம் கதிரியக்க தேதியாக்கமுறைப்படி எரிகற்கள், வேறு கிரகப்பொருட்களின், கிரகங்களின், வயதை நேரடியாக ஓரளவு துல்லியமாக நிர்ணயிக்கலாம்.