astronomical

07/04/2013

Surplus de carbon-14 în sec. al VIII-lea

Studiul inelelor unor copaci din emisfera boreală care au existat acum mai bine de 1300 de ani arată cum cantitatea de carbon-14, un element radioactiv, era la vremea respectivă peste limita aşteptată. Ce anume a produs acest fenomen interesant?

 

 

 

Carbonul-14 este un izotop radioactiv al elementului carbon care conţine în nucleu 6 protoni şi 8 neutroni, în timp ce versiunea stabilă conţine pe lângă cei 6 protoni care definesc elementul carbon doar 6 neutroni.

Carbonul-14 nu este stabil, ci se dezintegrează într-un nucleu de azot, un electron şi un antineutrino cu un timp de înjumătăţire (adică cel după care jumătate din numărul de nuclee s-au dezintegrat) de circa 5700 de ani. Acest element se formează în mod constant în atmosferă în urma interacţiunilor razelor comice, particule care ajung pe Pământ din Univers, cu atomii prezenţi în atmosferă, în mod specific cu cele de azot.

La ora actuală folosim carbonul-14 pentru datarea materialelor organice: acestea acumulează în timpul vieţii, prin metabolism, carbon din atmosferă, inclusiv carbon-14. Când organismele mor, nu mai există schimb de elemente chimice cu natura exterioară, nu intră în organism alt carbon-14 şi încet încet nucleele de carbon-14 prezente în organism se dezintegrează. Măsurând cantitatea ce a rămas reuşim să stabilim durata de timp care a trecut de la moartea organismului respectiv. Cu ajutorul acestei metode se reuşeşte datarea pentru o perioadă de până la 60.000 de ani şi această tehnică este extrem de importantă şi utilă pentru arheologie, istorie, zoologie, biologie, ca să dăm doar câteva exemple.


Se presupune că formarea carbonului-14 în atmosferă este relativ constantă, deoarece se crede că fluxul radiaţiei cosmice care îl produce este la rândul lui constant. Recent însă, cercetătorii de la Nagoya (Japonia) conduşi de Fusa Miyake au descoperit în urma studiului inelelor copacilor din emisfera boreală o cantitate de carbon-14, dar şi de alţi izotopi radioactivi, mai mare decât era de aşteptat acum circa 1337 de ani. Cum este posibil una ca asta? Ce a dus la creşterea cantităţii acestor elemente radioactive? Desigur, nu  activitatea umană căci la vremea respectivă nu se cunoştea structura atomului şi nu se puteau efectua experimente în domeniul radioactivităţii.   

Singura explicaţie ar putea să fie legată de fluxul de raze cosmice: acesta ar fi putut să fie mai mare decât era de aşteptat, generând în acest fel mai mult carbon-14 care s-a fixat în plante, inclusiv în copacii studiaţi.   

De unde ar putea proveni aceste raze cosmice care ne-au inundat în Evul Mediu?

Astronomii Valeri Hambaryan şi Ralph Neuhäuser de la Universitatea din Jena (Germania) au publicat recent un articol în „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” în care au studiat fenomenele cosmice care ar fi putut creşte fluxul de raze cosmice, ajungând la concluzia că cel mai probabil este vorba despre fuziunea a două stele neutronice sau a două pitice albe. În urma acestui proces, parte din masa celor două obiecte este transformată într-un fascicul foarte intens de raze gama (fotoni cu energii mari). Aceste raze gama ar fi ajuns până la noi,€“ generând mai mult carbon-14 în atmosferă.   
Cei doi astronomi cred că acest fenomen a avut loc la o distanţă cuprinsă între 3.000 şi 12.000 de ani-lumină faţă de noi, suficient de departe pentru a nu distruge în urma radiaţiilor intense emise viaţa pe Pământ, însă totuşi destul de aproape pentru a lasă urme în inelele copacilor din vremea respectivă. Urme pe care le descoperim de-abia astăzi!   

În urma acestei fuziuni de stele s-a născut ori o stea neutronică ori o gaură neagră. Rămâne  să căutăm acest obiect; identificarea lui ar confirma teoria astronomilor şi ar demonstra cum este posibil să efectuăm studii astronomice chiar şi atunci când studiem... copacii.

SocButtons v1.5