Mbinu ya rediokaboni

Mbinu ya rediokaboni (pia: mbinu ya ¹⁴C; kwa Kiingereza: radiocarbon dating, carbon-14 dating) ni njia ya kisayansi ya kutambua umri wa mata ogania.

Msingi wa mbinu hii ni uwepo wa kaboni katika kila kiumbe; na kupungua kwa idadi ya isotopi za kaboni aina za ¹⁴C kwa sababu idadi za atomi nururifu inapungua kadiri ya mbunguo nyuklia. Kutokana na asilimia za kaboni nururifu ya ¹⁴C iliyobaki katika mata ogania inawezekana kukadiria umri wake.

Mbinu ya rediokaboni ni muhimu hasa kwa fani ya akiolojia. Mbinu hii inamruhusu mtaalamu kujua umri wa ubao, mifupa na mabaki mengine yanayotokana na viumbe wa kale.

Hata hivyo mbinu hii inahitaji kuwepo kwa mata ogania, yaani haiwezi kutambua umri wa vitu kama dhahabu, chuma, mwamba.

Vilevile haiwezi kuleta matokeo kwa viumbe wenye umri mkubwa kushinda miaka 60,000.

Historia ya mbinu hii

Mbinu hii ya upimaji iligunduliwa mnamo 1946 na mtaalamu Mmarekani Willard Frank Libby aliyepokea tuzo ya Nobel ya Kemia mwaka 1960. Libby aliweza kuonyesha usahihi wa mbinu yake kwa kutambua umri wa mbao za jeneza na za boti ya Misri ya Kale. Jeneza na boti zilihifadhiwa katika makaburi ya Misri ambako vitu vingi vimekaa tangu miaka elfu kadhaa bila kuoza kutokana na hewa kame ya nchi hiyo. Hali nzuri ya yaliyomo katika makaburi ya Misri imetunza pia maandiko juu ya vitu hivyo ambayo mara nyingi pia hutaja mwaka wa kifo cha mhusika wa kaburi, na hivyo kutaja umri wa kaburi. Upimaji wa Libby ulilingana na umri uliojulikana tayari, hivyo kuthibitisha uwezo wa mbinu yake.

Misingi ya kisayansi

Kaboni nururifu na kaboni ya kawaida

Kaboni hupatikana hewani kwa kawaida kwa umbo thabiti la ¹²C. Lakini asilimia ndogo sana ya kaboni iliyoko hewani inapigwa na mnururisho wa jua na kubadilika kuwa isotopi nururifu ya ¹⁴C. Atomi hizi nururifu huitwa isotopi. Kwenye hewa ya kawaida kuna uhusiano kati ya ¹²C na ¹⁴C ambayo ni kati ya atomi 1,000,000,000 za ¹²C kuna atomi 1 ya ¹⁴C pekee.

Isotopi za kaboni zinajiunga kirahisi katika muungo kemia na oksijeni hivyo kuunda molekuli za dioksidi kabonia (CO₂). Hii CO₂ nururifu ni sehemu asilia ya angahewa ya dunia. Hivyo kila mmea duniani unapokea kiwango kidogo cha mata hii tena kila siku sawa jinsi inavyopokea CO₂ ya kawaida.

Kuyeyuka kwa atomi nururifu kuwa msingi wa upimaji

Sawa na atomi nururifu zote isotopi hizi si thabiti zinayeyuka na kurudi katika hali thabiti, lakini si zote mara moja. Sayansi imegundua kipimo cha „nusumaisha“ kwa kila elementi. Nusumaisha inataja muda ambako nusu ya atomi nururifu inabadilika na kuwa elementi thabiti tena. Kwa kaboni ¹⁴C nusumaisha ni takriban miaka 5,730. Hata isotopi za ¹⁴C hewani zinayeyuka lakini kiwango kinachopotea kinaundwa upya mfululizo kwa hiyi kuna daima kiwango fulani cha ¹⁴C na hivyo pia dioksidi kabonia nururifu hewani.

Kifo cha kiumbehai kama chanzo cha kipindi cha kupimia

Mimea inapokea kila siku CO₂ pamoja na aina nururifu na kuiingiza katika miili yao. Wanyama wala majani wanapokea ile kaboni (isiyo nururifu na pia nururifu) kwa njia ya kula majani, na wanyama wala nyama wanaipokea kupitia nyama ya wanyama wengine wanaoliwa.

Wakati mmea au mnyama anakufa hapumui tena. Maana yake kiwango cha kaboni hakiongezeki tena lakini ¹⁴C iliyoingia mwilini hadi kifo inayeyuka kama kawaida. Kwa hiyo kama ubao, mifupa au meno vinahifadhiwa kwa miaka mielfu bado kuna kiasi kidogo zaidi cha ¹⁴C ndani yao na inawezekana kukipima. Sasa kiasi hiki kinalinganishwa na kiasi cha kaboni ya kawaida yaani ¹²C katika mata hii. Kwa kawaida kuna atomi 1 ya ¹⁴C katika bilioni moja ya atomi za ¹²C. Kiasi jinsi gani idadi ya ¹⁴C imepungua kulingana na ¹²C kinaonyesha ni muda gani ubao au mfupa uliacha kupokea CO₂ (ya aina zote mbili yaani ya kawaida na nururifu).

Mipaka wa uwezo wa kugundua umri

Mbinu huu wa rediokaboni unaweza kutambua umri hadi miaka 50-60,000 hivi. Kama sampuli ina miaka zaidi ya hii haiwezekani kwa sababu kiasi cha ¹⁴C kimeshapungua mno kutokana na mchakato wa kuyeyuka („mbunguo nyuklia“). Kama kiwango cha mata ni kidogo mno hata nii ni tatizo. Kwa hiyo mbinu wa ¹⁴C haileti matokeo kwa swali, je umri wa chokaa mawe ni upi? kwa sababu umri huo ni miaka milioni kadhaa.

Viungo vya nje

• Radiocarbon - The main international journal of record for research articles and date lists relevant to 14C Archived 31 Mei 2007 at the Wayback Machine.
• C14dating.com - General information on Radiocarbon dating Archived 18 Julai 2012 at the Wayback Machine.
• NOSAMS: National Ocean Sciences Accelerator Mass Spectrometry Facility at the Woods Hole Oceanographic Institution Archived 5 Julai 2007 at the Wayback Machine.
• Discussion of calibration Archived 14 Oktoba 2007 at the Wayback Machine.
• Several calibration programs can be found at www.radiocarbon.org Archived 26 Januari 2016 at the Wayback Machine.
• CalPal Online (Cologne Radiocarbon Calibration & Paleoclimate Research Package)
• OxCal program (Oxford Calibration) Archived 18 Oktoba 2005 at the Wayback Machine.
• Fairbanks' Radiocarbon Calibration program (for prior to 12400 BP) Archived 25 Agosti 2011 at the Wayback Machine.
• Further basic information on radiocarbon dating (PDF)

Marejeo

Makala hii kuhusu mambo ya sayansi bado ni mbegu. Je, unajua kitu kuhusu Mbinu ya rediokaboni kama historia yake au mahusiano yake na mada nyingine? Labda unaona habari katika Wikipedia ya Kiingereza au lugha nyingine zinazofaa kutafsiriwa? Basi unaweza kuisaidia Wikipedia kwa kuihariri na kuongeza habari.